CN115390408A - 发热辊、定影装置和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发热辊、定影装置和图像形成装置。发热辊具备：金属制基材；由在通电时发热的材料构成的发热部；以及由聚醚醚酮树脂构成的绝缘部，该绝缘部配置在上述基材与上述发热部之间，将上述基材与上述发热部之间电绝缘。

Description

发热辊、定影装置和图像形成装置

技术领域

本发明涉及发热辊、定影装置和图像形成装置。

背景技术

在图像形成装置中，关于使转印至介质的未定影显影剂进行定影的定影装置，下述2篇专利公开公报中记载的技术是公知的。

日本特开平10-3226号公报([0022]-[0025]、图2)中记载了一种加热辊(10)，其在辊主体(11)的内面配置有聚酰亚胺树脂制绝缘膜材(14)，在绝缘膜材(14)的更内侧配置有加热元件(15)。

日本特开2001-201970号公报([0017]-[0021]、图1)中记载了一种发热定影辊(10)，其在圆筒状金属芯棒(1)的内周面形成由氟树脂这样的防水性树脂构成的绝缘层(2)，在绝缘层(2)的更内周形成电阻发热体(3)。专利文献2中，在金属芯棒(1)的外周侧还形成了作为防粘层的由氟树脂这样的防水性树脂构成的防色调剂附着层(4)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，与使用氟树脂作为绝缘层的情况相比，可提高发热层的膜厚均匀性。

根据本发明的第1方案，提供一种发热辊，其具备：金属制基材；由在通电时发热的材料构成的发热部；以及由聚醚醚酮树脂构成的绝缘部，该绝缘部配置在上述基材与上述发热部之间，将上述基材与上述发热部之间电绝缘。

根据本发明的第2方案，上述发热辊进一步具备配置在外表面的绝缘性外层。

根据本发明的第3方案，上述外层由耐磨耗材料构成。

根据本发明的第4方案，上述外层由聚酰亚胺树脂构成。

根据本发明的第5方案，上述外层比上述绝缘部的热阻低。

根据本发明的第6方案，上述外层由聚醚醚酮树脂构成。

根据本发明的第7方案，上述外层的厚度比绝缘部薄。

根据本发明的第8方案，上述基材、上述发热部和上述绝缘部沿着发热辊的旋转轴方向延伸；在上述旋转轴方向上，上述绝缘部的长度比上述基材的长度短，上述发热部的长度比上述绝缘部的长度短。

根据本发明的第9方案，上述发热辊具备配置在外表面的绝缘性外层，上述外层的在上述旋转轴方向上的长度为上述发热部的长度以下。

根据本发明的第10方案，提供一种定影装置，其具备：具有上述发热辊的加热机构；以及与上述加热机构对置地配置的加压机构，该定影装置使穿过上述加热机构与上述加压机构之间的介质的显影剂定影。

根据本发明的第11方案，提供一种图像形成装置，其具备：图像保持机构；潜像形成机构，在上述图像保持机构形成潜像；显影机构，对上述图像保持机构的潜像进行显影；转印机构，将上述图像保持机构的图像转印至介质；以及上述定影装置，使上述介质的图像进行定影。

发明的效果

根据上述第1、10、11的各方案，与作为绝缘层使用氟树脂的情况相比，能够提高发热层的膜厚均匀性。

根据上述第2方案，与外层为导电性的情况相比，能够抑制电流泄漏的发生。

根据上述第3方案，与外层不是耐磨耗材料的情况相比，能够延长发热辊的寿命。

根据上述第4方案，外层由聚酰亚胺树脂构成，能够提高耐磨耗性。

根据上述第5方案，与外层的热阻比绝缘部高的情况相比，能够提高热向外部的传递效率。

根据上述第6方案，外层由聚醚醚酮树脂构成，能够确保绝缘性并提高耐磨耗性。

根据上述第7方案，外层的厚度比绝缘部薄，能够降低热阻。

根据上述第8方案，构成为使轴向的长度按照基材、绝缘部、发热部的顺序缩短，能够使基材与发热部确实地绝缘。

根据上述第9方案，与外层的长度不为发热部的长度以下的情况相比，能够从发热部的端部向发热部确实地供电。

附图说明

图1是本发明的实施例1的图像形成装置的整体说明图。

图2是实施例1的发热辊的示意性说明图。

图3是实施例1的发热辊的要部截面图。

图4是实施例2的图像形成装置的说明图，图4对应实施例1的图1。

图5是实施例3的发热辊的截面说明图，图5对应实施例1的图3。

具体实施方式

接着参照附图对本发明实施方式的具体例——实施例进行说明，但本发明并不限于以下实施例。

需要说明的是，为了容易理解下文的说明，在附图中，将前后方向作为X轴方向、左右方向作为Y轴方向、上下方向作为Z轴方向，将由箭头X、-X、Y、-Y、Z、-Z表示的方向或表示的一侧分别作为前方、后方、右方、左方、上方、下方、或者前侧、后侧、右侧、左侧、上侧、下侧。

另外，在附图中，在“○”中记载有“·”的符号是指从纸面的背面朝向正面的箭头，在“○”中记载有“×”的符号是指从纸面的正面朝向背面的箭头。

需要说明的是，在使用下述附图的说明中，为了便于理解，适当地省略除了必须说明的部件以外的图示。

[实施例1]

图1是本发明的实施例1的图像形成装置的整体说明图。

图1中，作为图像形成装置的一例的复印机U具有：操作部UI、作为图像读取装置的一例的扫描仪装置U1、供纸装置U2、作为图像记录装置的一例的打印部U3以及纸张排出部U4。

上述操作部UI具有作为输入部的一例的电源按钮、复印开始键、复印张数设定键、数字键等、显示部等。

上述扫描仪装置U1读取未图示的原稿并转换成图像信息，输入到打印部U3中。

供纸装置U2具有作为供纸部的一例的多个供纸盘TR1～TR4。各供纸盘TR1～TR4中存储有作为介质的一例的记录用纸S。作为介质的传送路径的一例的供纸路径SH1从各供纸盘TR1～TR4向打印部U3延伸。

图1中，打印部U3具有：控制部C；利用上述控制部C进行控制而向打印部U3的各部件供电的电源电路E；等等。控制部C接收由扫描仪装置U1读取的原稿图像信息、由与复印机U连接的未图示的作为信息发送装置的一例的个人计算机发送的图像信息。

上述控制部C将所接收的图像信息处理成Y：黄色、M：品红色、C：青色、K：黑色的印刷用信息，输出到作为潜像写入装置的驱动电路的一例的激光驱动电路D。激光驱动电路D在预先设定的时刻将由控制部C输入的激光驱动信号输出到作为各种颜色的潜像形成机构的一例的曝光装置ROSy,ROSm,ROSc,ROSk。

在各曝光装置ROSy～ROSk的下方配置有Y,M,C,K的图像保持体单元Uy,Um,Uc,Uk。

图1中，K：黑色的图像保持体单元Uk具有：作为图像保持机构的一例的感光鼓Pk、作为充电机构的一例的充电电晕管CCk以及作为图像保持机构用清扫机构的一例的感光体清洁器CLk。并且，其他颜色Y,M,C的图像保持体单元Uy,Um,Uc也具有感光鼓Py,Pm,Pc、充电电晕管CCy,CCm,CCc、感光体清洁器CLy,CLm,CLc。

需要说明的是，实施例1中，与其他颜色的感光鼓Py,Pm,Pc相比，使用频率高、表面磨耗多的K颜色的感光鼓Pk构成为更大的直径，可应对高速旋转和实现长寿命化。

感光鼓Py,Pm,Pc,Pk分别利用充电电晕管CCy,CCm,CCc,CCk同样地进行充电后，利用激光光束Ly,Lm,Lc,Lk在感光鼓Py～Pk的表面形成静电潜像，该激光光束Ly,Lm,Lc,Lk是由曝光装置ROSy,ROSm,ROSc,ROSk输出的潜像写入光的一例。上述感光鼓Py,Pm,Pc,Pk的表面的静电潜像通过设于作为显影机构的一例的显影装置Gy,Gm,Gc,Gk中的显影部件的一例的显影辊R0而显影为各种颜色(Y：黄色、M：品红色、C：青色、K：黑色)的色调剂图像。

感光鼓Py,Pm,Pc,Pk表面上的色调剂图像通过作为一次转印机构的一例的一次转印辊T1y,T1m,T1c,T1k在一次转印区域Q3中依次重叠在作为中间转印机构的一例的中间转印带B(其为图像保持机构的一例)上来进行转印，在中间转印带B上形成多色图像、即所谓彩色图像。在中间转印带B上形成的彩色图像被传送至2次转印区域Q4。

需要说明的是，在仅为黑色图像数据的情况下，仅使用K：黑色感光鼓Pk和显影装置Gk，仅形成黑色的色调剂图像。

一次转印后，残留在感光鼓Py,Pm,Pc,Pk的表面的残留色调剂利用感光体清洁器CLy,CLm,CLc,CLk进行清洁。

通过上述各图像保持体单元Uy,Um,Uc,Uk和显影装置Gy,Gm,Gc,Gk，形成作为可视图像形成部的一例的色调剂图像形成部件Uy+Gy,Um+Gm,Uc+Gc,Uk+Gk。

在打印部U3的上部配置作为补给机构的一例的色调剂分配器U3a，在色调剂分配器U3a可装卸地安装有作为显影剂的存储机构的一例的色调剂盒Ky,Km,Kc,Kk。在显影装置Gy～Gk中色调剂随着图像形成而被消耗时，由各色调剂盒Ky～Kk向各显影装置Gy～Gk供给色调剂。

配置在上述感光鼓Py～Pk下方的中间转印带B通过如下辊被张紧架设：作为中间转印机构的驱动机构的一例的中间驱动辊Rd；作为对中间转印带B赋予张力的张力赋予机构的一例的中间张力辊Rt；作为对中间转印带B的偏置；蛇行进行校正的第1偏置校正机构的一例的中间转向辊Rw；作为从动机构的一例的多个中间惰辊Rf以及作为2次转印区域的对置机构的一例的支撑辊T2a。并且，上述中间转印带B通过中间驱动辊Rd的驱动而在箭头Ya方向可旋转移动地被支撑。

由上述中间驱动辊Rd、中间拉力辊Rt、中间转向辊Rw、中间惰辊Rf、支撑辊T2a、1次转印辊T1y～T1k、中间转印带B等构成作为中间转印装置的一例的带组件BM。需要说明的是，实施例1的带组件BM由相对于打印部U3可装卸、更换的单元构成。

在上述支撑辊T2a的下方配置作为转印传送机构的一例的2次转印单元Ut。2次转印单元Ut具有作为转印部件的一例的2次转印辊T2b。2次转印辊T2b与支撑辊T2a对置地配置。2次转印辊T2b通过与中间转印带B对置的区域构成2次转印区域Q4。另外，作为电压施加用的接触机构的一例的接触辊T2c与上述支撑辊T2a接触。在预先设定的时刻将与色调剂的带电极性相同极性的2次转印电压由利用控制部C控制的电源电路E施加至接触辊T2c。

利用上述各辊T2a～T2c构成作为2次转印机构的一例的2次转印器T2。另外，利用中间转印带B、1次转印辊T1y～T1k、2次转印器T2等构成作为转印机构的一例的转印装置B+T1+T2。

在上述带组件BM的下方配置着纸张传送路径SH2。由上述供纸装置U2的供纸路径SH1供给的记录用纸S被作为传送机构的一例的传送辊Ra传送至纸张传送路径SH2。纸张传送路径SH2的记录用纸S通过作为送出机构的一例的定位辊(レジロール)Rr，与将色调剂图像传送至2次转印区域Q4的时刻相应地送出，导向至作为介质引导机构的一例的导纸器SG1,SG2，传送至2次转印区域Q4。

上述中间转印带B上的色调剂图像在穿过上述2次转印区域Q4时，被上述2次转印器T2转印至记录用纸S。需要说明的是，在彩色图像的情况下，重叠在中间转印带B表面而1次转印后的色调剂图像统一地2次转印至记录用纸S。

2次转印后的上述中间转印带B利用作为中间转印机构的清扫机构的一例的带清洁器CLB进行清扫、即清洁。

2次转印了色调剂图像的记录用纸S被送至作为传送机构的一例的介质传送带BH。介质传送带BH将记录用纸S传送至定影装置F。作为定影机构的一例的定影装置F具有作为加热机构的一例的加热单元Fh和作为加压机构的一例的加压辊Fp，由加热单元Fh与加压辊Fp对置并接触的区域形成定影区域Q5。

记录用纸S上的色调剂图像在穿过定影区域Q5时利用定影装置F进行加热定影。利用定影装置F将色调剂图像定影后的记录用纸S被排出至作为排出部的一例的排出盘TRh中。

由上述符号SH1,SH2等构成纸张传送路径SH。另外，由上述符号SH,Ra,Rr,SG1,SG2,BH等构成纸张传送装置SU。

(定影装置的说明)

图1中，实施例1的定影装置F的加热单元Fh具有作为旋转机构的一例的环状定影带1。实施例1的定影带1利用作为发热部件的一例的发热辊2、作为驱动机构的一例的驱动辊3以及作为对置机构的一例的定影垫4进行支撑。发热辊2在图像形成操作时发热而对定影带1进行加热。驱动辊3在图像形成时使定影带1旋转。定影垫4在定影区域Q5使定影带1与加压辊Fp对置。

(发热辊的说明)

图2为实施例1的发热辊的示意性说明图。

图3为实施例1的发热辊的要部截面图。

图2、图3中，实施例1的发热辊2具有作为基材的一例的金属芯棒11。实施例1的金属芯棒11由导电性的金属材料构成。作为一例，金属芯棒11优选由铝构成，但也可以使用铁或不锈钢等导电性的合金。另外，实施例1的金属芯棒11形成为沿旋转轴方向延伸的圆筒状。

在金属芯棒11的外周形成有作为绝缘部的一例的绝缘层12。实施例1的绝缘层12由聚醚醚酮(PEEK：Poly-ether-ether-ketone)树脂构成，该聚醚醚酮为电绝缘材料，并且是吸水率、含水率低于聚酰亚胺树脂的材料的一例。需要说明的是，关于吸水率，如JIS K7209中所规定，是将试验片在23℃在水中浸渍24小时来进行计测而得到的。作为一例，PEEK树脂的吸水率为0.04％，聚酰亚胺树脂为0.8％，聚酰胺树脂为0.4％左右，聚酰胺酰亚胺树脂为0.3％左右，作为氟树脂的一例的PFA(全氟烷氧基烷烃树脂)为0.01％。

在绝缘层12的外表面侧形成有作为发热部的一例的发热层13。发热层13由在通电时发热的电阻发热体构成。需要说明的是，电阻发热体例如如专利文献1、2等中所记载为现有公知的，因此省略详细的说明。

在发热层13的外表面侧形成有作为外层的一例的表面层14。

实施例1的表面层14优选由绝缘性材料构成。如果表面层14由导电性材料构成，则电流容易从发热层13流出，具有需要增大电源电路E的电源容量或者向定影带1泄漏等问题。因此，优选表面层14由电绝缘性材料构成。作为电绝缘性材料，作为一例可以使用聚酰亚胺树脂、玻璃树脂、PEEK树脂、氟树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、PEKK(聚醚酮酮)树脂等。

另外，实施例1的表面层14优选由可应对与定影带1的接触、磨耗的耐磨耗性材料构成。作为耐磨耗性材料，作为一例可以举出聚酰亚胺树脂、玻璃树脂、PEEK树脂、氟树脂。

此外，从热向定影带1的传递效率的方面出发，与绝缘层12相比，优选实施例1的表面层14的(热阻)＝(导热率)×(厚度)更低。即，在夹持发热层13的绝缘层12与表面层14中，热阻越小则越容易传递热，因此优选定影带1侧的表面层14的热阻更小。因此，在表面层14由与绝缘层12相同的PEEK树脂构成的情况下，通过使表面层14的厚度比绝缘层12的厚度更薄，能够降低热阻，是优选的。

图2中，关于实施例1的发热辊2中的旋转轴方向的长度，金属芯棒11的长度L1最长，绝缘层12的长度L2、发热层13的长度L3、表面层14的长度L4被设定为L1>L2>L3≧L4。需要说明的是，在发热层13的轴向的两端部被赋予了供电用的银糊料16。

(实施例1的作用)

具备上述构成的实施例1的复印机U中，在开始图像形成动作时，向发热层13通电，发热层13发热，发热辊2对定影带1进行加热，将定影区域Q5升温至预先设定的定影温度。之后，对穿过定影区域Q5的记录用纸S进行加热，使色调剂定影。

在实施例1或专利文献1、2所示的使用发热层13或片状、膜状的电阻发热体的发热辊中，如实施例1或专利文献1、2所示，需要设置将电阻发热体与金属芯棒之间电绝缘的绝缘层。在如专利文献1所记载的构成那样使用聚酰亚胺作为绝缘层的情况下，吸水率、含水率高的聚酰亚胺的水分会由于加热而发生膨胀，在表面产生凹凸，导致加热不均、定影不均。通过如专利文献2所记载的构成那样使用含水率低的氟树脂作为绝缘层，能够消除定影不均的问题，但氟树脂的防粘性高。即，即使将发热层固定于绝缘层的表面，润湿性、粘接性也低，具有会产生发热层的粘接不均、发热辊2的整体膜厚产生不均的问题。因此，在使用氟树脂作为绝缘层时，膜厚均质性、膜厚均匀性降低，可能会发生定影不均。

与之相对，实施例1的发热辊2中，作为绝缘层12使用PEEK树脂，该PEEK树脂具有电绝缘性，吸水率低，并且与发热层13等的润湿性、粘接性高。由此，与使用氟树脂作为绝缘层的情况相比，能够以不存在不均的方式将发热层13固定于绝缘层12的表面。由此，与使用氟树脂的情况相比，能够提高膜厚均匀性，抑制定影不均。

另外，在实施例1中，作为表面层14由绝缘性材料构成，与由导电性材料构成的情况相比，可抑制电源电路的容量增大或者向定影带1的泄漏等问题的发生。

此外，实施例1中，作为表面层14由耐磨耗性材料构成，与不是由耐磨耗性材料构成的情况相比，可提高与定影带1接触的发热辊2的耐磨耗性，延长寿命。

另外，实施例1中，表面层14被构成为比绝缘层12的热阻低，与热阻高的情况相比，可提高热向定影带1的传递效率。

此外，在实施例1中，金属芯棒11、绝缘层12、发热层13、表面层14的轴向的长度L1～L4被设定为L1>L2>L3≧L4。在L2<L3的情况下，金属芯棒11与发热层13的绝缘不充分，但实施例1中可防止该情况。另外，在L3<L4时，难以向发热层13供电，但实施例1中可防止该情况。

[实施例2]

接着对本发明的实施例2进行说明，该实施例2的说明中，对于与上述实施例1的构成要素相对应的构成要素附以相同符号，省略其详细的说明。

该实施例2中，在下述方面与上述实施例1不同，在其他方面与上述实施例1同样地构成。

图4为实施例2的图像形成装置的说明图，图4与实施例1的图1对应。

实施例2的复印机U的加热机构Fh′与实施例1的加热单元Fh不同，由作为发热辊的一例的加热辊Fh′构成。实施例2的加热辊Fh′与实施例1的发热辊2同样地具有金属芯棒11、绝缘层12、发热层13，具有与实施例1的表面层14不同的表面层14′。实施例2的表面层14′使用防粘性高的氟树脂。

(实施例2的作用)

具备上述构成的实施例2的加热辊Fh′中，在与加压辊Fp直接对置的加热辊Fh′上，绝缘层12使用PEEK树脂，抑制了定影不均。特别是与记录用纸S表面的未定影色调剂直接接触的表面层14′使用了防粘性良好的氟树脂。因此，与使用防粘性劣于氟树脂的聚酰亚胺树脂等的情况相比，实施例2的加热辊Fh′上，在表面不容易附着色调剂。由此，可降低所附着的色调剂对加热辊Fh′的表面的污染，抑制加热辊Fh′表面的色调剂再附着于记录用纸S而污染记录用纸S的情况。

[实施例3]

接着对本发明的实施例3进行说明，该实施例3的说明中，对于与上述实施例1的构成要素相对应的构成要素附以相同符号，省略其详细的说明。

该实施例3中，在下述方面与上述实施例1不同，在其他方面与上述实施例1同样地构成。

图5为实施例3的发热辊的截面说明图，图5与实施例1的图3对应。

实施例3的发热辊2″与实施例1的发热辊2不同，其在金属芯棒11的内面配置有绝缘层12″，在绝缘层12″的更内面配置有发热层13″。另外，在金属芯棒11的外面配置有表面层14″，在发热层13″的内面配置有用于保护的内面层21。内面层21与表面层14″同样地可以由聚酰亚胺树脂、氟树脂、PEEK树脂等构成。

(实施例3的作用)

具备上述构成的实施例3的发热辊2″中，与如实施例1那样在金属芯棒11的外侧配置发热层13的构成不同，可以通过配置于金属芯棒11的内侧的发热层13″的发热而对定影带1进行加热。

需要说明的是，也可以将实施例3的构成应用于实施例2的构成中。

(变更例)

以上详细说明了本发明的实施例，但本发明并不限于上述实施例，可以在权利要求书所记载的本发明要点的范围内进行各种变更。以下例示出本发明的变更例(H01)～(H08)。

(H01)在上述实施例中，例示出了作为图像形成装置的一例的复印机，但并不限定于此，也可以由例如FAX、打印机、复合机构成。

(H02)在上述实施例中，作为图像形成装置例示出了使用4色显影剂的构成，但并不限定于此，也可以适用于例如单色的图像形成装置或者3色以下或5色以上的多色的图像形成装置中。

(H03)在上述实施例中，例示出了在金属芯棒11的表面直接配置绝缘层12、在绝缘层12的表面直接配置发热层13的构成，但并不限定于此。例如，也可以像在绝缘层12与发热层13之间设置用于提高润湿性、粘接性的涂布底层涂料而成的底涂层的情况那样为在绝缘层12与发热层13之间夹设其他层的构成。

(H04)在第1或第3实施例中，优选设置表面层14,14″，但也可以为不设置该表面层的构成。

(H05)在第1或第3实施例中，作为表面层14,14″，优选由绝缘性材料构成，但也可以由导电性材料构成。

(H06)在第1或第3实施例中，作为表面层14,14″，优选由耐磨耗性材料构成，但也可以由例如重视防粘性、容易磨耗的材料构成。

(H07)在第1或第3实施例中，作为表面层14,14″，优选为热阻低的构成，但也可以为热阻高的构成。

(H08)在上述实施例中，各部的轴方向的长度L1～L4优选为实施例中例示出的构成，但也可以根据设计、规格等适宜地变更。

Claims (11)

1.一种发热辊，其具备：

金属制基材；

由在通电时发热的材料构成的发热部；以及

由聚醚醚酮树脂构成的绝缘部，该绝缘部配置在上述基材与上述发热部之间，将上述基材与上述发热部之间电绝缘。

2.如权利要求1所述的发热辊，其进一步具备配置在外表面的绝缘性外层。

3.如权利要求2所述的发热辊，其中，上述外层由耐磨耗材料构成。

4.如权利要求3所述的发热辊，其中，上述外层由聚酰亚胺树脂构成。

5.如权利要求2至4中任一项所述的发热辊，其中，上述外层比上述绝缘部的热阻低。

6.如权利要求2所述的发热辊，其中，上述外层由聚醚醚酮树脂构成。

7.如权利要求6所述的发热辊，其中，上述外层的厚度比绝缘部薄。

8.如权利要求1至7中任一项所述的发热辊，其中，

上述基材、上述发热部和上述绝缘部沿着发热辊的旋转轴方向延伸；

上述绝缘部的在上述旋转轴方向上的长度比上述基材的在上述旋转轴方向上的长度短，上述发热部的在上述旋转轴方向上的长度比上述绝缘部的在上述旋转轴方向上的长度短。

9.如权利要求8所述的发热辊，其中，

该发热辊具备配置在外表面的绝缘性外层，

上述外层的在上述旋转轴方向上的长度小于或等于上述发热部的在上述旋转轴方向上的长度。

10.一种定影装置，其具备：

具有权利要求1至9中任一项所述的发热辊的加热机构；以及

与上述加热机构对置地配置的加压机构，

该定影装置使穿过上述加热机构与上述加压机构之间的介质的显影剂定影。

11.一种图像形成装置，其具备：

图像保持机构；

潜像形成机构，在上述图像保持机构形成潜像；

显影机构，对上述图像保持机构的潜像进行显影；

转印机构，将上述图像保持机构的图像转印至介质；以及

权利要求10所述的定影装置，使上述介质的图像进行定影。

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