JP4834334B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。

図１は従来の、中間転写ベルト方式のカラー画像形成装置の一例である。像担持体としての感光ドラム１は、アルミなどからなる芯金の外周面に有機感光体（ＯＰＣ）またはＡ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｓｅ等から成る光導電体を塗布して構成されており、外周速度Ｖ１（以下、プロセス速度と呼ぶ）で矢印Ｃ１方向へ回転する。感光ドラム１の表面の３ａは、露光装置３による露光位置であり、露光装置３により露光されて感光ドラム１の表面に潜像が形成される。中間転写体としての中間転写ベルト６０は、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタン、シリコンゴムなどのゴム、またはＰＩ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＰＣ／ＰＥＴ、ＥＴＦＥ／ＰＣなどの樹脂から成っており、二次転写対向ローラでもある駆動ローラ６ｂ、張架ローラ６ｃの２本のローラ上に張架される。中間転写ベルト６０は、駆動ローラ６ｂが駆動手段（不図示）により回転することにより、矢印Ｃ３方向にプロセス速度Ｖ１で駆動される。中間転写ベルト６０は、周方向に１ヶ所、周方向に垂直な方向の端部に、光学センサ５によって中間転写ベルト６０の表面と識別できる位置検知部材５ａを設けてあり、回転時においては、位置検知部材５ａが検知部５ｂを通過するのを光学センサ５で検知（以下、ＴＯＰ検知）した後、それを基準に本体内部で時間をカウントすることによって、回転位相を認識することができる。Ｔ１は感光ドラム１と中間転写ベルト６０との接触部、すなわち一次転写部である。軸上に導電性スポンジ層を設けた一次転写ローラ７ｂは、中間転写ベルト６０を介して感光ドラム１に接している。１００、１０１は中間転写ベルト６０上のトナーを帯電する手段である。中間転写ベルト６０に従動し同周速で回転する帯電ローラ１００ｂ、１０１ｂは、中間転写ベルト６０に対して当接離間する機構（不図示）を有し、所望の時間に当接できる。直流電圧電源１００ａ、交番電圧電源１０１ａは、それぞれ帯電ローラ１００ｂ、１０１ｂに電圧を印加する。なお、駆動ローラ６ｂを対向電極とすることによって、これらの帯電ローラ１００ｂ、１０１ｂによって帯電を行う際の帯電効率を上げている。

以下、図１に従ってフルカラーの画像形成工程について説明する。

感光ドラム１は駆動手段（不図示）によって矢印Ｃ１方向に駆動され、帯電ローラ２により所定の電位に均一に帯電される。中間転写ベルト６０のＴＯＰ検知をしたタイミングで、露光装置３により露光が開始され、イエローの画像模様に従った信号による光が、表面を均一に帯電された感光ドラム１に走査され、潜像が形成される。

潜像形成開始後、さらに感光ドラム１が矢印Ｃ１方向に回転すると、支持体４に支持された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうち、イエロートナーが入った現像装置４ａが感光ドラム１に対向するよう支持体４は矢印Ｃ２方向に回転する。選択された現像装置４ａは、感光ドラム１との対向部に所定の回転速度で回転する現像ローラ（不図示）を有し、現像装置内部で常に供給され続けることにより現像ローラ表面に担持された負極性のトナーによって潜像は可視化される。このとき感光ドラム１表面の潜像形成部のみがトナーによって可視化される理由は、現像器と感光ドラム１の電位差（以下、現像バイアス）によって、非潜像形成部では負極性のトナーが現像器から感光ドラム１に転移しないのに対し、潜像を形成した部分のみ電位差が変化し、トナーが感光ドラム１に転移するようになっているためである。なお通常現像バイアスは高圧電源によって印加される。

現像されたトナー像は、さらに感光ドラム１が矢印Ｃ１方向に回転し、一次転写部Ｔ１に来た時、一次転写ローラ７ｂに、感光ドラム１の芯金を対向電極として、高圧電源７ａから正極性のバイアスが印加されることによって、中間転写ベルト６０上に一次転写される。感光ドラム１上の転写残トナーは、ブレードを当接させて掻き取るクリーナ（以下、ブレードクリーナ）１３によりクリーニングされる。

イエロートナー像の現像が終了すると、現像器の切換え動作を行う。支持体４が反時計方向に回転し、次のマゼンタトナーが入った現像装置４ｂが感光ドラム１に対向する位置に位置決めされる。さらに次のＴＯＰ検知が行われたら同様の動作を繰り返し、マゼンタ色、シアン色、ブラック色について現像、転写が行われ、中間転写ベルト６０上には複数色のトナー像が形成される。このとき、４色の画像は全て中間転写ベルト６０上の同じ位置に転写されるので、４色のトナー像の位置は一致している。

４色のトナー像が中間転写ベルト６０上に転写されると、中間転写ベルト６０の移動と同期を取って、レジストローラＲから転写材Ｐが搬送され、一次転写ローラ７ｂと同様な構成から成る二次転写ローラ９が転写材Ｐを介して中間転写ベルト６０に当接し、駆動ローラ６ｂを対向電極として、高圧電源（不図示）から正極性バイアスが印加され、中間転写ベルト６０上の４色のトナー像は一括して転写材Ｐ上に二次転写される。

４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、駆動手段（不図示）を用いて加熱ローラ、加圧ローラを回転させる従来公知の定着装置１１によって溶融固着され、排紙装置（不図示）によって排紙されることにより、カラー画像が得られる。

次に二次転写の際に転写されずに中間転写ベルト６０上に残ったトナー（以下、二次転写残トナー）のクリーニング工程を図１に従って示す。

二次転写残トナーには、直流電圧電源１００ａより正極性の直流電圧の印加された帯電ローラ１００ｂにより、正極性の電荷が付与される。なお、この帯電後に個々のトナー粒子が持つ電荷量は不均一であるが、トナー飛散を抑制しつつ帯電を行うことができる。

続いて二次転写残トナーは、交番電圧電源１０１ａより正極性の所定値の直流電圧に所定の周波数の交流電圧を重畳した交番電圧の印加された帯電ローラ１０１ｂにより、再び正極性の電荷が付与される。この帯電によって、トナー粒子の電気極性は正極性を保持しつつ、個々の粒子の持つ電荷量は均一化される。

続いて二次転写残トナーは一次転写部Ｔ１へ進み、正極性バイアスの印加された一次転写ローラ７ｂによって、次ページの１色目の１次転写と同時に感光ドラムへ静電的に転写され、中間転写ベルト６０より除去される。そして、感光ドラム１へ転写された二次転写残トナーは感光ドラムクリーナ１３に回収され、中間転写ベルト６０上の二次転写残トナーの除去は完了する。

モノカラー印字時については、フルカラー印字時では４色の画像を順次一次転写して重ね合わせてから二次転写以降のプロセスを行うのに対し、１色の画像を一次転写するごとに、同様の二次転写以降のプロセスを行う。

次に、本発明が適用される画像形成装置におけるフチ無し画像形成プロセスについて説明する。

フチ無し画像を形成するには、上記印字プロセスの前に、画像情報に対して、余白部を補完する画像（以下、フチ足し部Ｃｚ）を決める。例えば図２に示すように、転写材領域Ｐｚ内の通常画像域Ｉｚの画像を拡大することによって補完を行う。フチ足し部Ｃｚは、余白部にトナーが印字されて、確実に最終的にフチ無し画像となるように、給紙タイミングなどのばらつきを考慮に入れ、マージンをとって余白部分より広めの画像とする。

印字プロセスにおいては、元の画像情報にフチ足し部Ｃｚを補完した新たな画像情報について、上述した露光、現像以下のプロセスを行うことによって形成する。

以上の電子写真工程によってフチ無し画像が得られる。

特開２００４−１１７６０１号公報

上記従来例では、画像先端側のフチ足し部（以下、前フチ足し部）について、先端から後端にかけて、副走査方向の所定の長さ当たりのトナー量（以下、所定長さ長手トナー量）の関係を規定していない。したがって、前フチ足し部において、副走査方向にトナー量が急激に変化するポイントがあり得る。こうしたポイントが存在すると、印字プロセスにおいてそのポイントが一次転写される時に、中間転写ベルトから感光ドラムにかかる摩擦力が急激に変化する。こうなると、感光ドラムには突発的な回転変動が生じ、レーザー露光に書き込みムラ（以下、潜像ブレ）が生じ、最終画像上にも画像不良となって現れる。

この不具合は転写ベルト系の画像形成装置における転写工程でも同様に発生する。また中間転写ベルト方式の画像形成装置には、二次転写工程と次ページ以降の一次転写工程を同時に行うプロセスを有するものがある。このプロセスにおいても類似の不具合が生じる。すなわち前フチ足し部において、副走査方向にトナー量が急激に変化するポイントがあると、そのポイントが、二次転写時に紙進入前に二次転写部に進入し、二次転写ローラから中間転写ベルトにかかる摩擦力が急激に変化する。こうなると、中間転写ベルトには突発的な回転変動が生じ、一次転写中の画像に一次転写ムラ（以下、転写ブレ）が発生する。

またフルカラー印字時においては、２色目以降の転写時に、ベルト上に転写済みの色と感光ドラムから転写される色の、両方の前フチ足し部先端が同時に転写部に進入する。したがって単色の時より量の多い複数色のトナーが同時に転写部に進入することとなり、中間転写ベルトから感光ドラムにかかる摩擦力が急激に変化することがあった。こうなると上述と同様の不具合が発生する。

なお、特許文献１で示された、ドットトナー像を付加する方法によっても、上述したような、トナー量が急激に変化するポイントを無くすことはできず、上記の問題を解決するのに十分ではなかった。

そこで、フチ足し部のトナーによる潜像ブレや転写ブレを発生させないようにすることが従来技術の課題であった。

本発明の目的は、上記の課題を解決する画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、転写紙の全領域よりも広い領域に対応した画像情報に従い前記転写紙に余白の無い画像を形成する画像形成装置において、像担持体と、前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記像担持体上の前記トナー像が前記転写手段に進入するときの前記トナー像の先端部であって、前記転写紙の全領域よりも外側の領域に対応する前記トナー像の先端部について、前記進入する方向である前記トナー像の搬送方向の上流にいくに従い線型に或いは段階的にトナー像の量を増大させるようトナー像の量を変更する手段を備える。

ここで、前記先端部のトナー像は、前記トナー像の搬送方向において、前記転写紙の先端位置よりも下流に対応するトナー像であってよい、また、前記画像情報の前記先端部に対応する部分の濃度が前記搬送方向に対して垂直な方向において異なる場合、前記トナー像の量を変更する手段が前記線型に或いは段階的にトナー像の量を増大させるようトナー像の量を変更するうえで、前記濃度が高い部分は前記濃度が低い部分よりも前記搬送方向における印字率の変化が大きくてよい。また、前記トナー像の量を変更する手段は、前記先端部に対応する前記画像情報について、前記搬送方向において印字率が所定値以上で増加する場合に、前記所定値以上で増加する位置よりも前記トナー像の搬送方向において下流側に対応する位置に画像情報を追加することができる。また、前記画像情報の前記先端部に対応する部分において前記搬送方向に対して垂直な方向における中心位置に対し一方の側における増加する印字率が反対側における増加する印字率よりも大きい場合に、前記一方の側における前記追加する画像情報の印字率の前記一方の側の増加する印字率に対する割合は、前記反対側における前記追加する画像情報の印字率の前記反対側の増加する印字率に対する割合よりも小さくてよい。また、前記トナー像は、複数色のトナー像であってよく、前記トナー像の量を変更する手段は、前記搬送方向において各色トナー像の進入方向先端側の各色画像開始位置が重ならないようにシフトさせた各位置から、線型に或いは段階的にトナー像の量を増大させることができる。

（実施形態１）
本実施形態においても、従来例同様図１に示した画像形成装置を用いることができる。

本発明は、印字プロセスは従来例と同様とし、前フチ足し部の先端から後端にかけての、副走査方向位置と副走査方向の単位長さ当たりのトナー量（以下、単位長手トナー量）の関係に特徴を有する。

フチ足し部補完後の単位長手トナー量と副走査方向位置との関係の一例を図３（Ａ）に示す。ＰＴは前フチ足し部の先端の位置を示す。Ｔｓｐは紙先端の余白開始位置、Ｂｓｐは紙後端の余白開始位置を示す。フチ足し部の補完方法は、従来例のように通常画像域の画像を拡大するなど、如何なる方法でも良い。また図３（Ｂ）に、拡大後のフチ足し部の単位長手トナー量（縦軸）と副走査方向位置（横軸）との関係を、各色成分Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに分けて示す。

フチ足し部の補完方法として、拡大などの方法をとり、フチ足し部の単位長手トナー量と副走査方向位置との関係に規則性がない場合、各色成分についても同様に規則性が無い。したがって、副走査方向において単位長手トナー量が急激に変化するポイントがあり得る。図３（Ｂ）について言えば、Ｄ１，Ｄ２およびＤ３がこのようなポイントである。こういったポイントが印字プロセスにおいて一次転写部に進入すると、中間転写ベルトから感光ドラムにかかる摩擦力が急激に変化し、潜像ブレが生じる。

そこで本実施形態では、各色における、フチ足し部の副走査方向位置と単位長手トナー量の関係を、所定の計算を施すことによって、先端から後端にかけて緩やかに増大する関係となるように変換する。この操作により、単位長手トナー量が急激に変化するポイントが無くなり、潜像ブレが防止される。

具体的には、例えば図４で示すように、前フチ足し部先端ＰＴから余白より所定の距離だけ前の位置ＣＨまでは印字率がリニアに増大し、それ以降では変化がないような変換式を、各色において長手方向に均一に掛ける。こうすれば、搬送方向である副走査方向において各色について印字率が緩やかに変化してフェードインするような画像となり、単位長手トナー量が緩やかに増大する関係を実現する。

こうして計算した後の画像を転写する際には、単位長手トナー量が急激に変化するポイントがないため、潜像ブレも発生しない。

なお上述した方法については、ＰＴやＣＨの位置を調整したり、ＰＴとＣＨの間の関係式を工夫することによっても、単位長手トナー量の変化を小さくすることができ、同様の効果が得られる。また変換式を長手方向に均一に掛ける必要は無く、結果的に長手全体で使用するトナー量が上記の関係を満たしていれば良い。

さらに本実施形態は、前フチ足し部先端が転写部に進入するときに、転写部に紙が進入してさえいなければ適用できるので、転写ベルト系の画像形成装置の転写工程においても同様に実施することができる。

また二次転写と次のページ以降の一次転写を同時に行うプロセスにおける、二次転写工程にも適用できる。ただし上記具体例では感光ドラムの突発的な回転変動が生じるのを防止し、潜像ブレを防止するのに対し、この場合は、中間転写体に突発的な回転変動が生じるのを防止するので、抑制できるのは一次転写ムラ（以下、転写ブレ）である。

このように本実施形態によれば、転写ベルト方式における潜像ブレを防止することができ、また、中間転写ベルト方式のフチ無し画像形成工程において、前フチ足し部の、副走査方向において所定長さ長手トナー量が急激に変化するポイントが一次転写部に進入することによる潜像ブレを防止することができる。

なお、フチ足し部の濃度は、フチ足し部長手方向である副走査方向に対して垂直な方向において通常、画像信号に応じて異なるので、長手方向に濃度が異なる場合に、その濃度が高い部分は低い部分よりも副走査方向における印字率の変化を大きくするように、図４に示した変換式のリニアな部分の傾斜を、フチ足し部の長手方向の濃度に応じて異ならせることができる。これは、フチ足し部の長手方向の濃度を左右で比較し、その結果により異ならせてもよいし、フチ足し部の長手方向の濃度を長手方向の位置毎に詳しく比較し、その結果により異ならせてもよい。

これにより、前フチ足し部のトナーによって、中間転写ベルトあるいは転写ベルトの搬送性が悪化することを防止できる。

（実施形態２）
本実施形態においても、従来例同様図１に示した画像形成装置を用いることができる。

本実施形態も、実施形態１と同様に、印字プロセスは従来例と同様とし、前フチ足し部の先端から後端にかけての、副走査方向位置と単位長手トナー量の関係に特徴を有する。

本実施形態では、フチ足し部において単位長手トナー量が急激に変化するポイントを、画像情報より予め特定し、そのポイントにトナー像を追加する。こうして、各色の単位長手トナー量の副走査方向の距離との関係を、緩やかに増大する関係となるように変換する。この操作により、単位長手トナー量が急激に変化するポイントが無くなり、潜像ブレが防止される。

具体的に、図３に示したフチ足し部画像を用いて本方法を適用した様子を示す。

まず単位長手トナー量が急激に変化する位置の特定方法を、図５に従って示す。

各色について、副走査方向における所定の位置ＳＣＡについて、副走査方向に前後１ｍｍまでの長手全体の領域を、それぞれＳＣＡ−、ＳＣＡ＋とし、前後二つの領域の印字率を、フチ足し部の画像情報を解析することによって比較する。ＳＣＡと同様に、一定間隔の複数の位置ＳＣＢ〜ＳＣＤについて前後二つの領域の印字率の比較を行い、印字率の増加量が２５％以上である位置を、単位長手トナー量が急激に変化する位置として特定する。図５の例ではＹ色のＳＣＢ、Ｍ色のＳＣＢ、Ｋ色のＳＣＣが該当する位置であると特定できる。

次に、単位長手トナー量が急激に変化する位置にトナー像を追加する方法を、図６に従って示す。

図６（Ａ）に示すように、Ｙ色のＳＣＢ、Ｍ色のＳＣＢ、Ｋ色のＳＣＣに、上述のように導出した増加量の半分の印字率で画像を追加した。こうして、単位長手トナー量が急激に変化するポイントが無くなり、潜像ブレが防止される。

なおここでは追加画像を、印字率増加量の半分の印字率としたが、図６（Ｂ）のように例えば増加量の２５％、５０％、７５％というように複数の段階に分けるなどすると、単位長手トナー量の変化はより緩やかになり、大きな効果が得られる。

このように本実施形態によれば、フチ足し部において単位長手トナー量が急激に変化するポイントを画像情報より予め特定し、そのポイントにトナー像を追加してトナー量が緩やかに増大するようにすることで、転写ベルト方式における潜像ブレを防止することができ、また、中間転写ベルト方式のフチ無し画像形成工程において、前フチ足し部の、副走査方向において所定長さ長手トナー量が急激に変化するポイントが一次転写部に進入することによる潜像ブレを防止することができる。

またもし、搬送方向に対して垂直な方向（長手方向）における中心位置に対し左右の画像に偏りがあると、中間転写ベルトと感光ドラム間にかかる摩擦力にも左右差が生じ、ベルトの搬送性が悪化し、画質が劣化することがある。そこで、フチ足し部画像が全体として左右のバランスがとれるように、中心位置に対し一方の側における所定位置より後の印字率が反対側における所定位置より後の印字率よりも高い場合、その一方の側における追加画像の割合を、反対側における追加画像の割合よりも低くすることで、フチ足し部画像全体の左右のアンバランスを抑制できる。

これにより、前フチ足し部のトナー量の左右のアンバランスによって、中間転写ベルトあるいは転写ベルトの搬送性が悪化することと、画質が劣化することを防止できる。

（実施形態３）
本実施形態においても、従来例同様図１に示した画像形成装置を用いることができる。

本発明は、印字プロセスは従来例と同様とし、フルカラー印字時の各色の前フチ足し部先端位置の関係に特徴を有する。

本発明では、フルカラー印字時において、各色の前フチ足し部先端位置をオフセットさせる。こうすると、２色目以降で前フチ足し部先端が一次転写されるときにも、一次転写部に複数色のトナーが同時に進入することがなくなる。したがって中間転写ベルトから感光ドラムにかかる摩擦力の急激な変化も無いため、潜像ブレは発生しない。

なおそれぞれの色のフチ足し部についても、実施形態１で示したように、摩擦力の急激な変化がない画像であることが望ましい。

具体的には、図３に示したフチ足し部補完後の画像について、例えば図７で示すように行う。Ｙ色について、前フチ足し部先端ＰＴから余白より所定の距離だけ前の位置ＣＨまではリニアに増大し、それ以降では１となる式Ｅｙを、長手方向に均一に掛ける。ＭＣＫ色については、ＰＴから等間隔であるようなＰＴ２、ＰＴ３、ＰＴ４のそれぞれからからリニアに増大し、それ以降では１となる式Ｅｍ、Ｅｃ、Ｅｋを、長手方向に均一に掛ける。

こうすることで、中間転写ベルト方式のフルカラーフチ無し画像形成工程において、各色の先端が重ならず、一次転写時において一次転写部に複数色のトナーが同時に進入することがなくなり、中間転写ベルトから感光ドラムにかかる摩擦力が急激に変化することも無いため、前フチ足し部の複数色のトナーが同時に一次転写部に進入することによる潜像ブレと、さらに二次転写部に進入することによる転写ブレを防止することができる。また転写ベルト方式における、潜像ブレを防止することができる。

本発明が適用されるカラー画像形成装置の一例を示す図である。 フチ無し画像形成工程において、フチ足し部を補完する方法の一例を示す図である。 フチ足し部補完後の単位長手トナー量の副走査方向位置との関係の一例を示す図である。 本発明の実施形態１の具体的方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態２における、単位長手トナー量が急激に変化する位置を特定するための具体的方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態２における、トナー像を追加する具体的方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態３の具体的方法の一例を示す図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
６ｂ 二次転写対向ローラ（駆動ローラ）
７ｂ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
Ｂｓｐ 紙後端の余白開始位置
Ｃｚ フチ足し部
Ｉｚ 通常画像域
Ｐｚ 転写材領域
ＰＴ 前フチ足し部の先端の位置
Ｔｓｐ 紙先端の余白開始位置
Ｔ１ 一次転写部

Claims (6)

1. 転写紙の全領域よりも広い領域に対応した画像情報に従い前記転写紙に余白の無い画像を形成する画像形成装置において、
   像担持体と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
   前記像担持体上の前記トナー像が前記転写手段に進入するときの前記トナー像の先端部であって、前記転写紙の全領域よりも外側の領域に対応する前記トナー像の先端部について、
   前記進入する方向である前記トナー像の搬送方向の上流にいくに従い線型に或いは段階的にトナー像の量を増大させるようトナー像の量を変更する手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記先端部のトナー像は、前記トナー像の搬送方向において、前記転写紙の先端位置よりも下流に対応するトナー像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. 前記画像情報の前記先端部に対応する部分の濃度が前記搬送方向に対して垂直な方向において異なる場合、前記トナー像の量を変更する手段が前記線型に或いは段階的にトナー像の量を増大させるようトナー像の量を変更するうえで、前記濃度が高い部分は前記濃度が低い部分よりも前記搬送方向における印字率の変化が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー像の量を変更する手段は、前記先端部に対応する前記画像情報について、前記搬送方向において印字率が所定値以上で増加する場合に、前記所定値以上で増加する位置よりも前記トナー像の搬送方向において下流側に対応する位置に画像情報を追加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記画像情報の前記先端部に対応する部分において前記搬送方向に対して垂直な方向における中心位置に対し一方の側における増加する印字率が反対側における増加する印字率よりも大きい場合に、前記一方の側における前記追加する画像情報の印字率の前記一方の側の増加する印字率に対する割合は、前記反対側における前記追加する画像情報の印字率の前記反対側の増加する印字率に対する割合よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記トナー像は、複数色のトナー像であり、
   前記トナー像の量を変更する手段は、前記搬送方向において各色トナー像の進入方向先端側の各色画像開始位置が重ならないようにシフトさせた各位置から、線型に或いは段階的にトナー像の量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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