JPS6068960A - 液体噴射記録装置及び該記録装置を用いた液体噴射記録方法 - Google Patents
液体噴射記録装置及び該記録装置を用いた液体噴射記録方法Info
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- JPS6068960A JPS6068960A JP58177284A JP17728483A JPS6068960A JP S6068960 A JPS6068960 A JP S6068960A JP 58177284 A JP58177284 A JP 58177284A JP 17728483 A JP17728483 A JP 17728483A JP S6068960 A JPS6068960 A JP S6068960A
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- liquid jet
- recording device
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- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
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- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
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- B41J2/0458—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on heating elements forming bubbles
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は発熱によって飛翔液滴を形成し記録を行う液体
噴射記録装置に関する。
噴射記録装置に関する。
［従来技術］
第１図（ａ）は従来の液体噴射記録ヘッドの一例を示す
平面断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（＆）におけ
るＡ−Ａ断面図である。同図において、基板ｌ上には発
熱手段、すなわち電気−熱変換部（以下２発熱部と記す
）２と導電部３とが形成され、その上に１図示されてい
ないが保護膜が形成されている。発熱部２の各々は溝付
板４により仕切られて熱作用室５と液供給室６とが形成
されている。熱作用室５の一端には吐出、ロアがあり、
液体はここか、ら噴射される。噴射される液体は、吐出
ロアとは反対側に設けられた液供給パイプ８を通して供
給５れ、液供給室６および熱作用室５を満たしている。
平面断面図であり、第１図（ｂ）は第１図（＆）におけ
るＡ−Ａ断面図である。同図において、基板ｌ上には発
熱手段、すなわち電気−熱変換部（以下２発熱部と記す
）２と導電部３とが形成され、その上に１図示されてい
ないが保護膜が形成されている。発熱部２の各々は溝付
板４により仕切られて熱作用室５と液供給室６とが形成
されている。熱作用室５の一端には吐出、ロアがあり、
液体はここか、ら噴射される。噴射される液体は、吐出
ロアとは反対側に設けられた液供給パイプ８を通して供
給５れ、液供給室６および熱作用室５を満たしている。
吐出ロアかもの液体の噴射は発熱部２の発熱によって引
き起こされる。所望の位置の発熱部２は、その発熱部２
が接続している導電部３に所定のパルス電圧が印加され
ることによって発熱する。この電圧が印加されると、熱
によって発熱部２の近傍にある液体は瞬時のうちに気化
し、その気泡は熱作用室５内で急激に成長する。この圧
力によって吐出ロア側にある液体は吐出ロアから急速に
押し出され、飛翔液滴となって記録部材に付着し記録が
行われることとなる。次いで、印加電圧がオフされると
気泡は急速に収縮し、消滅する。
き起こされる。所望の位置の発熱部２は、その発熱部２
が接続している導電部３に所定のパルス電圧が印加され
ることによって発熱する。この電圧が印加されると、熱
によって発熱部２の近傍にある液体は瞬時のうちに気化
し、その気泡は熱作用室５内で急激に成長する。この圧
力によって吐出ロア側にある液体は吐出ロアから急速に
押し出され、飛翔液滴となって記録部材に付着し記録が
行われることとなる。次いで、印加電圧がオフされると
気泡は急速に収縮し、消滅する。
このように動作する液体噴射ヘッドにおいては２発熱手
段（発熱部２および導電部３）が液体と接触しないよう
に保護膜が設けられている。第２図は、第１図（ｂ）に
示された液体噴射記録ヘッドの発熱部２の近傍を拡大し
て、より詳細に示した断面図である。同図において、基
板ｌ上には抵抗体９と電極１０が形成されており、抵抗
体９だけの部分が第１図における発熱部２に、抵抗体９
と電極１０の重なった部分が第１図における導電部３に
それぞれ対応している。これら発熱手段としての抵抗体
９と電極１０は保護膜１１によって液体１２から保護さ
れている。
段（発熱部２および導電部３）が液体と接触しないよう
に保護膜が設けられている。第２図は、第１図（ｂ）に
示された液体噴射記録ヘッドの発熱部２の近傍を拡大し
て、より詳細に示した断面図である。同図において、基
板ｌ上には抵抗体９と電極１０が形成されており、抵抗
体９だけの部分が第１図における発熱部２に、抵抗体９
と電極１０の重なった部分が第１図における導電部３に
それぞれ対応している。これら発熱手段としての抵抗体
９と電極１０は保護膜１１によって液体１２から保護さ
れている。
抵抗体９および電極ｌＯは液体１２に接触すると、酸化
反応や電気分解等の化学反応によって変質が生ずる結果
、抵抗値が変化したり断線したりする危険が・ある。そ
のために保護膜１１が設けられている。この保護膜ｌｌ
が完全なものであれば問題はなく、抵抗体９および電極
ｌｏは液体１２と完全に分離され、抵抗体９の高寿命は
保証される。
反応や電気分解等の化学反応によって変質が生ずる結果
、抵抗値が変化したり断線したりする危険が・ある。そ
のために保護膜１１が設けられている。この保護膜ｌｌ
が完全なものであれば問題はなく、抵抗体９および電極
ｌｏは液体１２と完全に分離され、抵抗体９の高寿命は
保証される。
しかし外から、このような理想的な保護膜を形成するの
は事実上極めて困難である。通常の製造工程においては
、不可避的に第２図に示されるような数ミクロン以下の
微小な欠陥点１３が保護膜１１に生じてしまう。また、
抵抗体９の発熱部２の発熱による熱ストレスやすでに述
べたように気泡の発生、消滅にともなう衝撃等によって
も保護ＩＩ！１１には欠陥点１３が生じることがわかっ
ている。
は事実上極めて困難である。通常の製造工程においては
、不可避的に第２図に示されるような数ミクロン以下の
微小な欠陥点１３が保護膜１１に生じてしまう。また、
抵抗体９の発熱部２の発熱による熱ストレスやすでに述
べたように気泡の発生、消滅にともなう衝撃等によって
も保護ＩＩ！１１には欠陥点１３が生じることがわかっ
ている。
第３図は従来の液体噴射記録ヘッドが採用していた回路
構成図の一例である。同図において発熱部２部分の抵抗
体９とスイッチングトランジスタ１４とは直列接続され
、その直列接続された組が複数並列に接続されている。
構成図の一例である。同図において発熱部２部分の抵抗
体９とスイッチングトランジスタ１４とは直列接続され
、その直列接続された組が複数並列に接続されている。
電源５は、その高電圧側が抵抗体９に接続され、低電圧
側（接地側）が１４に接続されている。今仮に、接地電
位をＶｇとし、抵抗体９側の電位をｖｈとする。
側（接地側）が１４に接続されている。今仮に、接地電
位をＶｇとし、抵抗体９側の電位をｖｈとする。
第４図は、第３図中の任意の抵抗体９において、そのス
イッチングトランジスタ１４側にあるＡ部分の電圧変化
を示したグラフである。同グラフが示すように、スイッ
チングトランジスタ１４のオン、オフ動作によって抵抗
体９にパルス状の電圧が印加される。横軸が時間、縦軸
が電圧である。
イッチングトランジスタ１４側にあるＡ部分の電圧変化
を示したグラフである。同グラフが示すように、スイッ
チングトランジスタ１４のオン、オフ動作によって抵抗
体９にパルス状の電圧が印加される。横軸が時間、縦軸
が電圧である。
第３図にしめされる回路構成では、液体１２（第２図参
照）の電位Ｗｉｎｋは保護膜に生じている欠陥点のため
にほぼｖｈに等しくなっている。あるスイッチングトラ
ンジスタ１４がオフ状態である時は、該当する抵抗体９
全体の電位がＶｈであるから液体１２どの電位差は存在
しない。
照）の電位Ｗｉｎｋは保護膜に生じている欠陥点のため
にほぼｖｈに等しくなっている。あるスイッチングトラ
ンジスタ１４がオフ状態である時は、該当する抵抗体９
全体の電位がＶｈであるから液体１２どの電位差は存在
しない。
しかし、そのスイッチングトランジスタ１４がオン状態
となると抵抗体９には電流が流れ発熱するとともに、抵
抗体９のＡ部分の電位は接地電位■ｇの近くまで下降す
る。この際、液体１２の電位Ｖｉ ｎｋは依然としてｖ
ｈ近傍にとどまるために、液体１２と抵抗体９のＡ部分
との間にはおよそＶｈ−Ｖｇの電位差が生じることとな
る。
となると抵抗体９には電流が流れ発熱するとともに、抵
抗体９のＡ部分の電位は接地電位■ｇの近くまで下降す
る。この際、液体１２の電位Ｖｉ ｎｋは依然としてｖ
ｈ近傍にとどまるために、液体１２と抵抗体９のＡ部分
との間にはおよそＶｈ−Ｖｇの電位差が生じることとな
る。
このように液体１２の電位が高く、抵抗体９の電位が低
い場合には、第２図に示される欠陥点１３を通して抵抗
体９側へ電流が流れやすくなることが知られている。そ
のために電極あるいは抵抗体と液体との電気化学的反応
が促進され、最後には抵抗体９が欠陥点１３付近で破壊
されてしまい断線という事態にいたる。特に欠陥点１３
が抵抗体９のＡ部分に存在する時に顕著である。
い場合には、第２図に示される欠陥点１３を通して抵抗
体９側へ電流が流れやすくなることが知られている。そ
のために電極あるいは抵抗体と液体との電気化学的反応
が促進され、最後には抵抗体９が欠陥点１３付近で破壊
されてしまい断線という事態にいたる。特に欠陥点１３
が抵抗体９のＡ部分に存在する時に顕著である。
その反応速度は、抵抗体９や電極１０の種類。
抵抗体９の発熱温度、そして液体中の導電イオンの種類
等によって大きく異なっている。しかし。
等によって大きく異なっている。しかし。
通常９発熱部２に欠陥点１３が生じると、１０５〜ＩＯ
６回程度のパルス電圧が印加されただけで抵抗体９の発
熱部２が破壊され断線してしまう。
６回程度のパルス電圧が印加されただけで抵抗体９の発
熱部２が破壊され断線してしまう。
実用に供するにはすくなくとも１０８回程度のパルス電
圧の印加に酎える耐久性が必要である。
圧の印加に酎える耐久性が必要である。
このように保護［１１に欠陥点１３が存在すると、抵抗
体９の発熱部２の寿命が短くなり、その結果、ヘッドの
寿命も短くなる。なぜならば、ひとつの抵抗体が破壊さ
れた時点がそのヘッドの寿命でもあるからである。しか
し、すでに述べたように欠陥点１３を完全に除去するこ
とは極めて困難である。また、保護膜ｌｌの膜厚を大き
くすることは熱伝導の点から避けねばならない。したが
って、従来の記録ヘッドの製造では、短寿命のヘッドが
数ある中に混入することは避けられず。
体９の発熱部２の寿命が短くなり、その結果、ヘッドの
寿命も短くなる。なぜならば、ひとつの抵抗体が破壊さ
れた時点がそのヘッドの寿命でもあるからである。しか
し、すでに述べたように欠陥点１３を完全に除去するこ
とは極めて困難である。また、保護膜ｌｌの膜厚を大き
くすることは熱伝導の点から避けねばならない。したが
って、従来の記録ヘッドの製造では、短寿命のヘッドが
数ある中に混入することは避けられず。
そのために商品信頼性も著しく低下させるという問題点
を有していた。
を有していた。
［発明の目的］
本発明は、以上の如き従来技術に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは保護膜に従来と同レベルの
欠陥点が存在していたとしても実用に供しうる高寿命を
もつ液体噴射記録装置を提供することにある。
り、その目的とするところは保護膜に従来と同レベルの
欠陥点が存在していたとしても実用に供しうる高寿命を
もつ液体噴射記録装置を提供することにある。
［発明の要旨］
上記目的を達成するために本発明による液体噴射記録装
置は抵抗体を電源の低電位側に接続したことを特徴とす
る。
置は抵抗体を電源の低電位側に接続したことを特徴とす
る。
［発明の実施例］
上述したように電気化学的反応は、液体の電位Ｖｉ ｎ
ｋが抵抗体９（特にそのＡ部分）の電位より高いことに
よって促進する。しかしながら、その逆の場合、すなわ
ち抵抗体９は欠陥点１３を通して電流が流れにくい、と
いうことも知られている。電流が流れにくい、というこ
とは電気化学的反応が抑制されるということであり、そ
の結果抵抗体９の寿命が長くなることを意味する。本発
明はこの現象を利用したものである。
ｋが抵抗体９（特にそのＡ部分）の電位より高いことに
よって促進する。しかしながら、その逆の場合、すなわ
ち抵抗体９は欠陥点１３を通して電流が流れにくい、と
いうことも知られている。電流が流れにくい、というこ
とは電気化学的反応が抑制されるということであり、そ
の結果抵抗体９の寿命が長くなることを意味する。本発
明はこの現象を利用したものである。
以下９本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第５図は９本発明による液体噴射記録装置の一実施例の
回路構成図であり、第６図は第５図における抵抗体９の
スイッチングトランジスタ１４側にあるＢ部分の電圧変
化を示すグラフである。横軸に時間、縦軸に電圧がとっ
である。
回路構成図であり、第６図は第５図における抵抗体９の
スイッチングトランジスタ１４側にあるＢ部分の電圧変
化を示すグラフである。横軸に時間、縦軸に電圧がとっ
である。
第５図において、抵抗体９（ただし発熱部２を示してい
る）とスイッチングトランジスタ１４とが直列に接続さ
れ、その直列接続が複数組並列に接続されている。そし
て電源１５のスイッチングトランジスタ１４側に接続さ
れ、低電位側（接地側）が抵抗体９側に接続されている
。各スイッチングトランジスタ１４は所定の信号のより
オン、オフ動作を行ない、該当する抵抗体９にパルス状
の電圧を供給する。パルス状の電圧を印加された抵抗体
９は発熱し、液滴を吐出ロアから吐出させる。
る）とスイッチングトランジスタ１４とが直列に接続さ
れ、その直列接続が複数組並列に接続されている。そし
て電源１５のスイッチングトランジスタ１４側に接続さ
れ、低電位側（接地側）が抵抗体９側に接続されている
。各スイッチングトランジスタ１４は所定の信号のより
オン、オフ動作を行ない、該当する抵抗体９にパルス状
の電圧を供給する。パルス状の電圧を印加された抵抗体
９は発熱し、液滴を吐出ロアから吐出させる。
第５図に示される回路構成においては、液体１２の電位
Ｖｉ ｎｋは接地電位Ｖｇとほぼ等しくなっている。あ
るスイッチングトランジスタ１４がオフ状態である時は
そのスイッチングトランジスタ１４に対応する抵抗体９
全体が接地電位Ｖｇとなっているために、液体１２と抵
抗体９との電位差はほとんど存在しない。
Ｖｉ ｎｋは接地電位Ｖｇとほぼ等しくなっている。あ
るスイッチングトランジスタ１４がオフ状態である時は
そのスイッチングトランジスタ１４に対応する抵抗体９
全体が接地電位Ｖｇとなっているために、液体１２と抵
抗体９との電位差はほとんど存在しない。
しかし、スイッチングトランジスタ１４がオン状態にな
ると、該当する抵抗体９に電流が流れ発熱するとともに
抵抗体９のＢ部分の電位はｖｈ近くまで上昇する。した
がって液体１２と抵抗体９のＢ部分との間にほぼＶｈ−
Ｖｇの電位差が生じることになる。しかし第３図に示さ
れた従来の回路構成と異なり、第５図に示された本実施
例では液体の電位■ｉｎｋの方が抵抗体９の電位よりも
低くなっている。そのために、先に説明したように抵抗
体９から液体１２への電流は流れにくいことから、電気
化学的反応が抑制される結果となる。すなわち、抵抗体
９の寿命が伸びるわけである。
ると、該当する抵抗体９に電流が流れ発熱するとともに
抵抗体９のＢ部分の電位はｖｈ近くまで上昇する。した
がって液体１２と抵抗体９のＢ部分との間にほぼＶｈ−
Ｖｇの電位差が生じることになる。しかし第３図に示さ
れた従来の回路構成と異なり、第５図に示された本実施
例では液体の電位■ｉｎｋの方が抵抗体９の電位よりも
低くなっている。そのために、先に説明したように抵抗
体９から液体１２への電流は流れにくいことから、電気
化学的反応が抑制される結果となる。すなわち、抵抗体
９の寿命が伸びるわけである。
そこで次に、具体的実験例を示す。第２図において、Ｓ
ｉ基板ｌ上に５ｉ０２熱酸化膜を５ｇｍ形成し、そのう
えに抵抗体９としてタンタルＴａを２０００人、電極ｌ
Ｏとして金Ａｕを５０００人形成した。そしてフォトリ
ソ工程により３０ルｍＸｌｏ０７ｔｍの抵抗体パターン
を形成した後。
ｉ基板ｌ上に５ｉ０２熱酸化膜を５ｇｍ形成し、そのう
えに抵抗体９としてタンタルＴａを２０００人、電極ｌ
Ｏとして金Ａｕを５０００人形成した。そしてフォトリ
ソ工程により３０ルｍＸｌｏ０７ｔｍの抵抗体パターン
を形成した後。
保護膜１１としてＴａ２ ｏ、、を１ｐＬｍはど欠陥を
少なくするように形成した。こうして作成された液体噴
射記録ヘッドのノズル幅は４０ｇ、ｍ、高さは４０ルｍ
、長さは５００ ｕｎである。
少なくするように形成した。こうして作成された液体噴
射記録ヘッドのノズル幅は４０ｇ、ｍ、高さは４０ルｍ
、長さは５００ ｕｎである。
このヘッドを第３図に示される従来の回路構成でｌＯ８
回駆動信号を入力したところ、ノズルの故障率は５％で
あった。それに対して、同じへ・ンドを第５図で示され
る本実施例の回路構成で１０８回駆動信号を入力したと
ころ、ノズルの故障率は０％という好結果が得られた。
回駆動信号を入力したところ、ノズルの故障率は５％で
あった。それに対して、同じへ・ンドを第５図で示され
る本実施例の回路構成で１０８回駆動信号を入力したと
ころ、ノズルの故障率は０％という好結果が得られた。
［発明の効果］
以上、詳細に説明したように本発明のよる液体噴射記録
装置は発熱する抵抗体を電源の低電位側に接続したこと
で、保護膜に従来と同レベルの欠陥点が存在していても
液体と抵抗体との電気化学的反応を抑制することができ
、ヘッドが高寿命となって製品の信頼性を向上させるこ
とができるという大きな効果を有する。
装置は発熱する抵抗体を電源の低電位側に接続したこと
で、保護膜に従来と同レベルの欠陥点が存在していても
液体と抵抗体との電気化学的反応を抑制することができ
、ヘッドが高寿命となって製品の信頼性を向上させるこ
とができるという大きな効果を有する。
第１図（ａ）は液体噴射記録ヘッドの従来例の一部破断
の平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）におけるＡ−Ａ
断面図、第２図は第１図（ｂ）における発熱部近傍を拡
大した部分断面図、第３図は従来の液体噴射記録ヘッド
が採用していた、抵抗体を発熱させるための回路の一例
を示す回路構成図、第４図は第３図における抵抗体のＡ
部分の電圧変化を示す曲線図、第５図は本発明による液
体噴射記録装置の一実施例の回路構成図、第６図は第５
図における抵゛抗体のＢ部分の電圧の時間変化を示す曲
線図である。 ２嗜Φ◆発熱部、９・・・抵抗体、１０・ψ・電極、１
１・・・保護膜、１２・・・液体。 １３・・・欠陥点、１５・・・電源。 第１図（Ｑ） 第１図（ｂ） 第２図 り 第３図 第４図
の平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）におけるＡ−Ａ
断面図、第２図は第１図（ｂ）における発熱部近傍を拡
大した部分断面図、第３図は従来の液体噴射記録ヘッド
が採用していた、抵抗体を発熱させるための回路の一例
を示す回路構成図、第４図は第３図における抵抗体のＡ
部分の電圧変化を示す曲線図、第５図は本発明による液
体噴射記録装置の一実施例の回路構成図、第６図は第５
図における抵゛抗体のＢ部分の電圧の時間変化を示す曲
線図である。 ２嗜Φ◆発熱部、９・・・抵抗体、１０・ψ・電極、１
１・・・保護膜、１２・・・液体。 １３・・・欠陥点、１５・・・電源。 第１図（Ｑ） 第１図（ｂ） 第２図 り 第３図 第４図
Claims (2)
- （１） 電気−熱変換手段を有し該電気−熱変換手段の
熱作用によって液体を吐出させる液体噴射記録装置にお
いて、前記電気−熱変換手段に電圧を印加する電源の低
電位側に前記電気−熱変換手段を接続したことを特徴と
する液体噴射記録装置。 - （２） 上記電気−熱変換手段はタンタルＴａ系で形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の液体噴射記録装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177284A JPS6068960A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 液体噴射記録装置及び該記録装置を用いた液体噴射記録方法 |
| US07/525,315 US5150129A (en) | 1983-09-26 | 1990-05-21 | Liquid jet recording method and apparatus having electro-thermal transducer connected to a higher power source potential side through a switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58177284A JPS6068960A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 液体噴射記録装置及び該記録装置を用いた液体噴射記録方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6068960A true JPS6068960A (ja) | 1985-04-19 |
| JPH0548181B2 JPH0548181B2 (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=16028337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58177284A Granted JPS6068960A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 液体噴射記録装置及び該記録装置を用いた液体噴射記録方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5150129A (ja) |
| JP (1) | JPS6068960A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110175959A1 (en) * | 2008-10-31 | 2011-07-21 | Van Brocklin Andrew L | Thermal fluid-ejection device die |
| JP6196550B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2017-09-13 | 富士通コンポーネント株式会社 | プリンタ装置及びプリンタ装置の制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5590370A (en) * | 1978-12-28 | 1980-07-08 | Canon Inc | Method and device for recording by ejecting recording medium liquid |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52119946A (en) * | 1976-04-02 | 1977-10-07 | Hitachi Ltd | Drive system for thermal recording unit |
| IT1116334B (it) * | 1977-12-28 | 1986-02-10 | Olivetti & Co Spa | Dispositivo di scrittura senza impatto ad emissione selettiva di particelle solide di inchiostro |
| US4345262A (en) * | 1979-02-19 | 1982-08-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet recording method |
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