JP7310329B2 - 電子写真感光体、画像形成装置、及び電子写真感光体の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態は、電子写真感光体(以下、感光体と記載することがある)に関する。以下、図1~図3を参照して、本実施形態の感光体1について説明する。図1~図3は、各々、感光体1の部分断面図を示す。
電荷発生剤としては、例えば、フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔料、ビスアゾ顔料、トリスアゾ顔料、ジチオケトピロロピロール顔料、無金属ナフタロシアニン顔料、金属ナフタロシアニン顔料、スクアライン顔料、インジゴ顔料、アズレニウム顔料、シアニン顔料、無機光導電材料(例えば、セレン、セレン-テルル、セレン-ヒ素、硫化カドミウム、及びアモルファスシリコン)の粉末、ピリリウム顔料、アンサンスロン系顔料、トリフェニルメタン系顔料、スレン系顔料、トルイジン系顔料、ピラゾリン系顔料、及びキナクリドン系顔料が挙げられる。感光層は、電荷発生剤の1種のみを含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
正孔輸送剤は、第1正孔輸送剤と、第2正孔輸送剤とを含む。第1正孔輸送剤は、一般式(1)で表される化合物である。第2正孔輸送剤は、一般式(2)で表される化合物である。以下、一般式(1)及び(2)で表される化合物を、各々、正孔輸送剤(1)及び(2)と記載することがある。
電子輸送剤は、一般式(10)、(11)、又は(12)で表される化合物(以下、それぞれを電子輸送剤(10)、(11)、及び(12)と記載することがある)を含む。感光層が、正孔輸送剤(1)及び(2)の両方とともに、電子輸送剤(10)、(11)、又は(12)を含有することで、感光体の耐クラック性を向上させつつ、感光体の結晶化を特に抑制できる。
バインダー樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、アクリル酸重合体、スチレン-アクリル酸共重合体、ポリエチレン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びポリエーテル樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、及びメラミン樹脂が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ化合物のアクリル酸付加物、及びウレタン化合物のアクリル酸付加物が挙げられる。感光層は、1種のバインダー樹脂のみを含有してもよく、2種以上のバインダー樹脂を含有してもよい。
添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、1重項消光剤、軟化剤、表面改質剤、増量剤、増粘剤、分散安定剤、ワックス、ドナー、界面活性剤、可塑剤、増感剤、電子アクセプター化合物、及びレベリング剤が挙げられる。
感光体の耐クラック性を向上させ結晶化を抑制するためには、正孔輸送剤(1)及び(2)、並びに電子輸送剤の組み合わせが、表1に示す組み合わせNo.F-1~F-8の各々であることが好ましい。同じ理由から、正孔輸送剤(1)及び(2)、並びに電子輸送剤の組み合わせが、表1に示す組み合わせNo.F-1~F-8の各々であり、電荷発生剤がY型チタニルフタロシアニンであることがより好ましい。
導電性基体は、感光体の導電性基体として用いることができる限り、特に限定されない。導電性基体は、少なくとも表面部が導電性を有する材料で構成されていればよい。導電性基体の一例としては、導電性を有する材料で構成される導電性基体が挙げられる。導電性基体の別の例としては、導電性を有する材料で被覆される導電性基体が挙げられる。導電性を有する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、銅、錫、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、及び真鍮が挙げられる。これらの導電性を有する材料を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて(例えば、合金として)用いてもよい。これらの導電性を有する材料のなかでも、感光層から導電性基体への電荷の移動が良好であることから、アルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。
中間層(下引き層)は、例えば、無機粒子及び中間層に用いられる樹脂(中間層用樹脂)を含有する。中間層が存在することにより、リーク発生を抑制し得る程度の絶縁状態を維持しつつ、感光体を露光した時に発生する電流の流れを円滑にして、抵抗の上昇を抑制できる。
感光体の製造方法は、正孔輸送剤製造工程と、感光層形成工程とを含む。
正孔輸送剤製造工程において、正孔輸送剤が製造される。正孔輸送剤製造工程は、第1攪拌工程と、第2攪拌工程とを含む。第1攪拌工程において、混合液(以下、単に「液」と記載することがある)を第1攪拌する。液は、一般式(A)で表される化合物と、一般式(B)で表される化合物とを含有する。第2攪拌工程において、第1攪拌工程で得られた液に一般式(C)で表される化合物を更に加えて、液を第2攪拌する。第1攪拌工程の後に液を精製することなく、第2攪拌工程が実施される。第1攪拌工程及び第2攪拌工程を経て、第1正孔輸送剤及び第2正孔輸送剤の両方を含む正孔輸送剤(即ち、正孔輸送剤(1)及び(2)の混合物)が得られる。得られた正孔輸送剤(1)及び(2)の混合物が、感光層形成工程において正孔輸送剤として使用される。以下、一般式(A)、(B)、及び(C)で表される化合物を、各々、化合物(A)、(B)、及び(C)と記載することがある。
感光層形成工程において、塗布液(詳しくは、感光層形成用塗布液)を導電性基体上に塗布し、塗布液に含有される溶剤の少なくとも一部を除去して感光層を形成する。塗布液は、電荷発生剤と正孔輸送剤と電子輸送剤とバインダー樹脂と溶剤とを含有する。
次に、本実施形態の感光体1を備える、画像形成装置について説明する。以下、図4を参照しながら、タンデム方式のカラー画像形成装置を例に挙げて説明する。図4は、画像形成装置の一例を示す断面図である。
電荷発生剤として、実施形態で述べたY型チタニルフタロシアニンを準備した。
電子輸送剤として、実施形態で述べた電子輸送剤(E-1)、(E-2)、及び(E-3)の各々を準備した。また、比較例で使用する電子輸送剤として、化学式(E-4)で表される化合物(以下、電子輸送剤(E-4)と記載する)を準備した。
バインダー樹脂として、実施形態で述べたポリアリレート樹脂(R-1)及びポリカーボネート樹脂(R-2)の各々を、準備した。ポリアリレート樹脂(R-1)の粘度平均分子量は、47,500であった。ポリカーボネート樹脂(R-2)の粘度平均分子量は、50,000であった。
正孔輸送剤(1)及び(2)の混合物である試料(M-A1)~(M-A4)を、以下に示す方法で合成した。また、比較例で使用する試料(M-B1)~(M-B5)を、以下に示す方法で合成した。試料(M-A1)~(M-A4)及び(M-B1)~(M-B5)の組成を、表3に示す。表3中の用語は、次の通りである。「種類」欄の「HTM(1)」及び「HTM(2)」は、各々、正孔輸送剤(1)の種類及び正孔輸送剤(2)の種類を示す。「含有率」欄の「HTM(1)」は、正孔輸送剤(1)と正孔輸送剤(2)の総質量に対する、正孔輸送剤(1)の含有率(単位:質量%)を示す。「含有率」欄の「HTM(2)」は、正孔輸送剤(1)と正孔輸送剤(2)の総質量に対する、正孔輸送剤(2)の含有率(単位:質量%)を示す。「-」は、試料に該当する正孔輸送剤が含有されていないことを示す。
下記反応式(r-a)に従って、試料(M-A1)を調製した。
化合物(A-1)69.8mmolを、化合物(A-2)69.8mmolに変更したこと以外は、試料(M-A1)の調製と同じ方法で、試料(M-A2)を得た。試料(M-A2)は、正孔輸送剤(HTM-2)と正孔輸送剤(HTM-B)とを含有する混合物であった。
化合物(A-1)69.8mmolを、化合物(A-3)69.8mmolに変更したこと以外は、試料(M-A1)の調製と同じ方法で、試料(M-A3)を得た。試料(M-A3)は、正孔輸送剤(HTM-3)と正孔輸送剤(HTM-C)とを含有する混合物であった。
化合物(A-1)69.8mmolを化合物(A-4)69.8mmolに変更したこと、及び化合物(B-1)80.0mmolを化合物(B-2)80.0mmolに変更したこと以外は、試料(M-A1)の調製と同じ方法で、試料(M-A4)を得た。試料(M-A4)は、正孔輸送剤(HTM-4)と正孔輸送剤(HTM-D)とを含有する混合物であった。
試料(M-A1)を、展開溶媒としてトルエンとイソヘキサンとの混合溶媒(体積比率50/50)を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、精製した。このようにして、正孔輸送剤(HTM-1)を含有する画分を分取した。分取した液(画分)がわずかに白濁するまで、減圧濃縮し、濃縮液を得た。濃縮液に、イソヘキサンとメタノールとを加えた。濃縮液を5℃まで冷却し、析出した結晶を濾過により取り出し、試料(M-B1)を得た。試料(M-B1)は、正孔輸送剤(HTM-1)のみを含有し、正孔輸送剤(HTM-A)を含有していなかった。
試料(M-A1)を試料(M-A2)に変更したこと以外は、試料(M-B1)の調製と同じ方法で、試料(M-B2)を得た。試料(M-B2)は、正孔輸送剤(HTM-2)のみを含有し、正孔輸送剤(HTM-B)を含有していなかった。
試料(M-A1)を試料(M-A3)に変更したこと以外は、試料(M-B1)の調製と同じ方法で、試料(M-B3)を得た。試料(M-B3)は、正孔輸送剤(HTM-3)のみを含有し、正孔輸送剤(HTM-C)を含有していなかった。
試料(M-A1)を試料(M-A4)に変更したこと以外は、試料(M-B1)の調製と同じ方法で、試料(M-B4)を得た。試料(M-B4)は、正孔輸送剤(HTM-4)のみを含有し、正孔輸送剤(HTM-D)を含有していなかった。
試料(M-A1)を、展開溶媒としてトルエンとイソヘキサンとの混合溶媒(体積比率50/50)を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、精製した。このようにして、正孔輸送剤(HTM-A)を含有する画分を分取した。分取した液(画分)がわずかに白濁するまで、減圧濃縮し、濃縮液を得た。濃縮液に、イソヘキサンとメタノールとを加えた。濃縮液を5℃まで冷却し、析出した結晶を濾過により取り出し、試料(M-B5)を得た。試料(M-B5)は、正孔輸送剤(HTM-A)のみを含有し、正孔輸送剤(HTM-1)を含有していなかった。
調製した各試料について、正孔輸送剤(1)と正孔輸送剤(2)との総質量に対する、正孔輸送剤(1)の含有率を測定した。正孔輸送剤(1)の含有率として、一般式(1)に包含される正孔輸送剤(HTM-1)~(HTM-4)の含有率を測定した。また、調製した各試料について、正孔輸送剤(1)と正孔輸送剤(2)との総質量に対する、正孔輸送剤(2)の含有率を測定した。正孔輸送剤(2)の含有率として、一般式(2)に包含される正孔輸送剤(HTM-A)~(HTM-D)の含有率を測定した。測定方法は、次の通りであった。
・分析装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ製「LaChrom ELITE」
・検出波長:254nm
・カラム:ジーエルサイエンス株式会社製「Inertsil(登録商標)ODS-3」(内径:4.6mm、長さ:250mm)
・カラム温度:40℃
・展開溶媒:アセトニトリル
・流量:1mL/分
・試料注入量:1μL
上記の通り準備した電荷発生剤、電子輸送剤、正孔輸送剤、及びバインダー樹脂を用いて、感光体(PA-1)~(PA-9)及び(PB-1)~(PB-10)を製造した。
電荷発生剤であるY型チタニルフタロシアニン3質量部、試料(M-A1)70質量部(詳しくは、正孔輸送剤(HTM-1)67質量部及び正孔輸送剤(HTM-A)3質量部の混合物)、バインダー樹脂であるポリアリレート樹脂(R-1)100質量部、電子輸送剤(E-1)30質量部、及び溶剤であるテトラヒドロフラン800質量部を、ボールミルを用いて50時間混合し、塗布液を得た。ディップコート法により、導電性基体(アルミニウム製のドラム状支持体)上に、塗布液を塗布した。塗布した塗布液を、120℃で60分間熱風乾燥させた。このようにして、導電性基体上に感光層(膜厚28μm)を形成し、感光体(PA-1)を得た。感光体(PA-1)において、導電性基体上に単層の感光層が直接備えられていた。
表4に示す種類の試料、電子輸送剤、及びバインダー樹脂を使用したこと以外は、感光体(PA-1)の製造と同じ方法で、感光体(PA-2)~(PA-9)及び(PB-1)~(PB-10)の各々を製造した。
評価対象である感光体(PA-1)~(PA-9)及び(PB-1)~(PB-10)の各々に対して、以下に示す方法で、感度特性、耐クラック性、及び結晶化が抑制されているか否かについて評価した。
感光体の感度特性の評価環境は、温度23℃及び相対湿度50%RHの環境であった。ドラム感度試験機(ジェンテック株式会社製)を用いて、感光体の表面を+750Vに帯電させた。次いで、単色光(波長:780nm、露光量:0.7μJ/cm2)をハロゲンランプの光からバンドパスフィルターを用いて取り出し、感光体の表面に照射した。単色光の照射終了から40ミリ秒が経過した時点の感光体の表面電位を測定した。測定した表面電位を、感光体の露光後電位VL(単位:+V)とした。感光体の露光後電位VLを、表4に示す。感光体の露光後電位VLが+150V以下である感光体を、感度特性が良好であると評価した。
感光体の耐クラック性の評価環境は、温度23℃及び相対湿度50%RHの環境であった。イソパラフィン系炭化水素溶剤(エクソンモービル社製「アイソパーL」)に、感光体の下端から40mmまでの領域を24時間浸漬させた。24時間浸漬後、感光体の表面に発生したクラックの数を確認した。クラックの数から、以下の基準に従って、耐クラック性を評価した。評価結果を、表4に示す。
評価A(特に良好):クラックの数が20個以下である。
評価B(良好) :クラックの数が21個以上100個以下である。
評価C(不良) :クラックの数が101個以上である。
感光体の感光層全域を肉眼で観察し、感光層における結晶化した部分の有無を確認した。確認結果から、以下の基準に従って、感光体の結晶化が抑制されているか否かを評価した。評価結果を、表4に示す。
評価A(良好):結晶化した部分が確認されなかった。
評価B(不良):結晶化した部分が確認された。
2 :導電性基体
3 :感光層
30 :像担持体
42 :帯電装置
44 :露光装置
46 :現像装置
48 :転写装置
100 :画像形成装置
P :記録媒体
Claims (11)
- 導電性基体と、感光層とを備え、
前記感光層は、単層であり、
前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有し、
前記正孔輸送剤は、第1正孔輸送剤と第2正孔輸送剤とを含み、
前記第1正孔輸送剤は、化学式(HTM-1)で表される化合物であり、且つ前記第2正孔輸送剤は、化学式(HTM-A)で表される化合物であるか、
前記第1正孔輸送剤は、化学式(HTM-2)で表される化合物であり、且つ前記第2正孔輸送剤は、化学式(HTM-B)で表される化合物であるか、或いは、
前記第1正孔輸送剤は、化学式(HTM-3)で表される化合物であり、且つ前記第2正孔輸送剤は、化学式(HTM-C)で表される化合物であり、
前記電子輸送剤は、化学式(E-1)で表される化合物を含み、
前記バインダー樹脂は、化学式(10-2)、(11-X1)、及び(11-X3)で表される繰り返し単位を含むポリアリレート樹脂を含む、電子写真感光体。
- 前記感光層は、最表面層として備えられる、請求項1に記載の電子写真感光体。
- 像担持体と、
前記像担持体の表面を正極性に帯電する帯電装置と、
帯電された前記像担持体の前記表面を露光して、前記像担持体の前記表面に静電潜像を形成する露光装置と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、
前記トナー像を前記像担持体から被転写体へ転写する転写装置と
を備え、
前記像担持体が、請求項1又は2に記載の電子写真感光体である、画像形成装置。 - 前記被転写体は、記録媒体であり、
前記像担持体の前記表面に前記記録媒体が接触しながら、前記転写装置が前記トナー像を前記像担持体から前記記録媒体へ転写する、請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記像担持体の前記表面は、前記現像装置と接触している、請求項3又は4に記載の画像形成装置。
- 前記帯電装置は、帯電ローラーである、請求項3~5の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 導電性基体と、感光層とを備え、
前記感光層は、単層であり、
前記感光層は、電荷発生剤と、正孔輸送剤と、電子輸送剤と、バインダー樹脂とを含有し、
前記正孔輸送剤は、第1正孔輸送剤と第2正孔輸送剤とを含み、前記第1正孔輸送剤は一般式(1)で表される化合物であり、前記第2正孔輸送剤は一般式(2)で表される化合物であり、
前記電子輸送剤は、一般式(10)、(11)、又は(12)で表される化合物を含む電子写真感光体の製造方法であって、
前記正孔輸送剤を製造する正孔輸送剤製造工程と、
前記電荷発生剤と前記正孔輸送剤と前記電子輸送剤と前記バインダー樹脂と溶剤とを含有する塗布液を前記導電性基体上に塗布し、前記塗布液に含有される前記溶剤の少なくとも一部を除去して前記感光層を形成する感光層形成工程と
を含み、
前記正孔輸送剤製造工程は、第1攪拌工程と、第2攪拌工程とを含み、
前記第1攪拌工程において、一般式(A)で表される化合物と一般式(B)で表される化合物とを含有する混合液を第1攪拌し、
前記第2攪拌工程において、前記混合液に一般式(C)で表される化合物を更に加えて、前記混合液を第2攪拌し、
前記第1攪拌工程の後に前記混合液を精製することなく、前記第2攪拌工程が実施され、
前記第1攪拌工程及び前記第2攪拌工程を経て、前記第1正孔輸送剤と前記第2正孔輸送剤とを含む前記正孔輸送剤が得られる、電子写真感光体の製造方法。
(前記一般式(1)中、R 1A 、R 2A 、R 3A 、R 4A 、R 5A 、R 6A 、R 7A 、R 8A 、R 9A 、及びR 10A は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基、又は炭素原子数6以上14以下のアリール基を表し、
前記一般式(1)中のR 1B 、及び前記一般式(2)中のR 1C は、前記一般式(1)中のR 1A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 2B 、及び前記一般式(2)中のR 2C は、前記一般式(1)中のR 2A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 3B 、及び前記一般式(2)中のR 3C は、前記一般式(1)中のR 3A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 4B 、及び前記一般式(2)中のR 4C は、前記一般式(1)中のR 4A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 5B 、及び前記一般式(2)中のR 5C は、前記一般式(1)中のR 5A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 6B 、並びに前記一般式(2)中のR 6C 及びR 6D は、前記一般式(1)中のR 6A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 7B 、並びに前記一般式(2)中のR 7C 及びR 7D は、前記一般式(1)中のR 7A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 8B 、並びに前記一般式(2)中のR 8C 及びR 8D は、前記一般式(1)中のR 8A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 9B 、並びに前記一般式(2)中のR 9C 及びR 9D は、前記一般式(1)中のR 9A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のR 10B 、並びに前記一般式(2)中のR 10C 及びR 10D は、前記一般式(1)中のR 10A と同一の基を表し、
前記一般式(1)中のYは、化学式(Y2)で表される2価の基を表す。)
(前記一般式(10)中、Q 5A 及びQ 5B は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、Q 6A 及びQ 6B は、各々独立に、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、m 1 及びm 2 は、各々独立に、0以上4以下の整数を表し、
前記一般式(11)中、Q 7 及びQ 8 は、各々独立に、水素原子、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、Q 9 は、炭素原子数1以上8以下のアルキル基、フェニル基、又は炭素原子数1以上8以下のアルコキシ基を表し、m 3 は、0以上4以下の整数を表し、
前記一般式(12)中、Q 10 及びQ 11 は、各々独立に、炭素原子数1以上6以下のアルキル基又は水素原子を表し、Q 12 は、ハロゲン原子又は水素原子を表す。)
(前記一般式(A)中のR1、R2、R3、R4、及びR5は、各々、前記一般式(1)中のR1A、R2A、R3A、R4A、及びR5Aと同一の基を表し、
前記一般式(B)中のR6、R7、R8、R9、及びR10は、各々、前記一般式(1)中のR6A、R7A、R8A、R9A、及びR10Aと同一の基を表し、前記一般式(B)中のZ1は、ハロゲン原子を表し、
前記一般式(C)中のYは、前記一般式(1)中のYと同一の基を表し、前記一般式(C)中のZ2及びZ3は、ハロゲン原子を表す。) - 前記一般式(1)で表される化合物は、化学式(HTM-1)で表される化合物であり、且つ前記一般式(2)で表される化合物は、化学式(HTM-A)で表される化合物であるか、
前記一般式(1)で表される化合物は、化学式(HTM-2)で表される化合物であり、且つ前記一般式(2)で表される化合物は、化学式(HTM-B)で表される化合物であるか、
前記一般式(1)で表される化合物は、化学式(HTM-3)で表される化合物であり、且つ前記一般式(2)で表される化合物は、化学式(HTM-C)で表される化合物であるか、或いは、
前記一般式(1)で表される化合物は、化学式(HTM-4)で表される化合物であり、且つ前記一般式(2)で表される化合物は、化学式(HTM-D)で表される化合物である、請求項7に記載の電子写真感光体の製造方法。
- 前記バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂を含み、
前記ポリアリレート樹脂は、少なくとも1種の一般式(10)で表される繰り返し単位と、少なくとも1種の一般式(11)で表される繰り返し単位とを含む、請求項7~9の何れか一項に記載の電子写真感光体の製造方法。
(前記一般式(10)中、R 11 及びR 12 は、各々独立に、水素原子又はメチル基を表し、Wは、一般式(W1)、一般式(W2)、又は化学式(W3)で表される二価の基を表し、
前記一般式(11)中、Xは、化学式(X1)、化学式(X2)、又は化学式(X3)で表される二価の基を表す。)
(前記一般式(W1)中、R 13 は、水素原子、又は炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、R 14 は、炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、
前記一般式(W2)中、tは、1以上3以下の整数を表す。)
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