JP7448676B2 - エアロゾル発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、エアロゾル発生装置に関する。

紙巻きタバコ、シガーなどの喫煙品は使用時にタバコを燃やし、煙を発生させる。

燃焼させずに化合物を放出する製品を創ることによってこれら喫煙品に代わるものが提供されている。

そのような製品としてはその材料を燃焼させずに加熱によって化合物を放出する加熱装置が挙げられる。基材は、タバコまたはニコチンを含むまたは含まない非タバコ製品であってもよい。

別の例として、所謂ｅ－シガレットデバイスなるものがある。これらのデバイスは、加熱されると揮発して吸引可能な蒸気またはエアロゾルを製するエアロゾル化可能な物品、典型的には液体を含む。液体はニコチンおよび／または風味料および／またはグリセロールなどのエアロゾル発生物質を含んでもよい。このような従来の電子タバコデバイスは、通常はタバコを含まないまたはタバコを使用しない。

さらに別例としていわゆる、ハイブリッドデバイスなるものがある。これらのハイブリッドデバイスは、通常は別個にエアロゾル化可能な物質、典型的には液体と、材料用の容器とを含む。典型的な例ではその材料は、タバコまたは他の風味材であってもよい。液体は、エアロゾル化され、吸引可能な蒸気またはエアロゾルを生成し、これは材料用容器を通過して、ユーザーに吸引される前に材料によって風味等の特性が付与される。

ハイブリッドデバイスではエアロゾル化可能な材料をカートリッジ、典型的には液体カートリッジに設けられる。このカートリッジをデバイスの本体部から取り外しできることが望ましく、一部の従来のハイブリッドデバイスは、カートリッジを交換または再充填するために本体部から取り外すことが可能である。例えば、カートリッジは、カートリッジ内の液体を使い切ったときまたはユーザーがデバイスで使用される液体の種類を変えたいときに交換または再充填される。

本発明の第１の態様ではユーザーによる吸引のためのエアロゾル発生装置が提供され、該装置は、
使用時に装置がエアロゾルの流れを発生させる液体を収容するための第１の容器と、
使用時にそのエアロゾルの流れが通過する材料を収容するための第２の容器と、
第１の容器に収容された液体からエアロゾルの流れを発生させるためのエアロゾル発生装置と、
第２の容器に収容された材料を加熱するための加熱装置とを含み、この加熱装置は、第２の容器に収容された材料をその材料上に形成されるエアロゾルの流れからの凝縮を妨げるまたは減少させる温度であって、かつ、その材料から実質的にエアロゾルを形成させるために必要とされる温度より低い温度に加熱するように構成されている。

一部の実施態様では加熱装置は、第２の容器に収容された材料を２５０℃未満の温度に加熱するように構成されている。

一部の実施態様ではヒーターは、第２の容器に収容された材料を５０～１５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されている。

一部の実施態様ではエアロゾル発生装置は、第１の容器からの液体を１００～３００℃の範囲内の温度に加熱するように構成されたヒーターである。

一部の実施態様ではエアロゾル発生装置は、第１の容器からの液体を１５０～２５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されたヒーターである。

一部の実施態様では材料は、サセプタ材料を含み、加熱装置は、磁界を発生させてサセプタ材料の加熱を誘発して材料を加熱するように構成された誘導加熱装置を含む。

一部の実施態様では誘導加熱装置は、第２の容器の周囲に誘導コイルを含む。

一部の実施態様では材料は、タバコ材に散在させたサセプタ材のフレーク、長尺のサセプタ材およびその材料を包むサセプタ材のシートのうちの１つ以上を含む。

一部の実施態様では加熱装置は、熱を材料に移動させるように構成された抵抗性加熱装置を含む。

一部の実施態様では装置は、
本体部分と、
第１の容器とエアロゾル発生装置とを含むカートリッジと、
第２の容器と加熱装置とを含むマウスピース集合体とを含み、
マウスピース集合体は、カートリッジによって発生させたエアロゾルがマウスピース集合体でのユーザーに吸引によって第２の容器内の材料を介して引き込まれるようにカートリッジの下流に配置されている。

本発明の第２の態様では本発明による装置の使用方法が提供され、該方法は、
エアロゾル発生装置を使用して第１の容器に収容された液体からエアロゾルの流れを発生させることと、
加熱装置を使用して第２の容器に収容された材料を加熱し、その材料から実質的にエアロゾルを形成させることなく、発生したエアロゾルがその材料上に凝縮することを妨げるまたは凝縮を減少させることとを含む。

一部の実施態様ではエアロゾル発生装置は、液体を１００～３００℃の範囲内の温度に加熱するように構成された加熱装置である。

一部の実施態様ではエアロゾル発生装置は、第１の容器の液体を１５０～２５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されている。

一部の実施態様では加熱装置は、第２の容器に収容された材料を２５０℃未満の温度に加熱するように構成されている。

一部の実施態様では加熱装置は、第２の容器に収容された材料を５０～１５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されている。

添付図面を参照して本発明の実施態様をあくまで例示を目的として説明する。
一例によるエアロゾル発生装置の斜視図である。 図１ａの装置の略式断面図である。 一例によるマウスピース集合体の断面図である。 図１ａおよび１ｂの装置の使用方法を示すフロー図である。

図１を参照すると本明細書では装置１００であるエアロゾル供給デバイスが略式に示されている。装置１００は、吸入デバイス（即ち、ユーザーがそれを使用してシステム１００によって供されるエアロゾルを吸入する）である。この例では装置１００は電子デバイスである。

装置１００は、マウスピース集合体１０２と、カートリッジ１０４と、本体部１０６とを含む。装置１００は、エアロゾル化可能な材料、例えばｅ－リキッドを加熱して、エアロゾル化可能な材料の少なくとも１つの成分を揮発させてユーザーによる吸引のためのエアロゾルの流れを発生させるのためのものである。１つの例では装置１００は、電子タバコまたは「ｅ－シガレット」であってもよい。マウスピース集合体１０２は、タバコポッド（図１に示していない）を含んでもよく、ユーザーによって吸入される前にそれを介してエアロゾルの流れが流れる。そのような例では装置１００は、所謂「ハイブリッド装置」である。

図１に示した例ではマウスピース集合体１０２は、カートリッジ１０４から分離可能な(即ち取り外し自在である）部品である。しかしながら、一部の例ではマウスピース集合体１０２は、カートリッジ１０４と一体であってもよい。同様に図１に示した例ではカートリッジ１０４は、本体部１０６から離脱可能な部品であるが、一部の例では本体部１０６は、カートリッジ１０４と一体であってもよい。

図１ｂは、図１ａに示した装置１００の略式断面図である。図１ｂに示すようにマウスピース集合体１０２は、ユーザーの口に入れられるマウスピース１０２ａと、以下により詳しく説明する材料１０８を収容するための材料容器１０２ｂとを含む。

カートリッジ１０４は、貯蔵部１１０に貯蔵されたエアロゾル化可能な材料を含む。エアロゾル化可能な材料は、液体、例えばｅ－シガレット液体（または「ｅ－リキッド」）またはゲルまたは固体のエアロゾル化可能な材料などのあらゆる他の種類のエアロゾル化可能な材料であってもよい。

カートリッジ１０４は、貯蔵部１１０から供給されるエアロゾル化可能な材料からエアロゾルの流れを発生させるためのエアロゾル発生装置１１２を含む。この例ではエアロゾル発生装置１１２は、本体部１０６（以下に説明する）の電源から電力が供給され、貯蔵部１１０から供給されるエアロゾル化可能な材料を加熱する第１の加熱装置１１２である。エアロゾル化可能な材料の加熱において揮発性のエアロゾル化可能な材料の成分は、蒸気として放出される。第１の加熱装置１１２は、少なくとも１つの加熱素子を含んでもよく、貯蔵部１１０から第１の加熱装置１１２へと液体を供給するための少なくとも１つの芯を含んでもよい。第１の加熱装置１１２は、「アトマイザー」と言われる場合もあり、カートリッジ１０４は、アトマイザーを含み、カートリッジ１０４は、「カトマイザー」と言われる場合がある。

他の例ではエアロゾル発生装置１１２は、加熱装置である必要はなく、代わりに他の手段、例えばエアロゾルの流れを発生させるための圧電装置を含んでもよい。

カートリッジ１０４は、またエアロゾルおよび少なくとも一部の例ではマウスピース集合体１０２内の材料１０８から同伴される成分を搬送するためにカートリッジ１０４内に空気を引き込み、ユーザー（図示せず）による吸引のためのマウスピース１０２ａに設けられた出口１１６を介して装置１００から出るようにする入り口１１４を含む。少なくとも一部の例では生成された蒸気は、ユーザー（図示せず）による吸引のためのマウスピース１０２ａを介して装置１００から出る前に少なくとも部分的に凝縮してエアロゾルを形成する。

貯蔵部１１０内のエアロゾル化可能な材料は、好ましくは液体であるが、一部の例ではエアロゾル化可能な材料は、ゲルなどの別の種類のエアロゾル化可能な材料であってもよい。例えば、液体は１００～３００℃の範囲内の温度でまたは特に１５０～２５０℃の範囲内の温度でエアロゾル化されてもよい。低い温度でエアロゾル化可能な液体は、加熱量が少なく、したがって、装置１００の電力消費を減らすことになる。好適な材料は電子タバコ装置に従来から使用されている、例えばプロピレングリコールおよびグリセロール（グリセリンとして知られている）などがある。使用時、ユーザーがマウスピース１０２ａで吸引すると、空気が１つ以上の入り口１１４を介して装置１００内に引き込まれる。

使用時、ユーザーがマウスピース１０２ａで吸引すると、エアロゾル化可能な材料は、貯蔵部１１０から引き込まれ、第１の加熱装置１１２によって加熱され、エアロゾル化可能な材料の成分を揮発させ、エアロゾルを発生させ、入り口１１４から流れる空気と混ざり、エアロゾルの流れを生成する。エアロゾルの流れは、ユーザーによる吸引のためのマウスピース１０２の開口部を介して装置１００から吸い出される。

エアロゾル化可能な材料は、通常は９～２５％の水（吸い上げを可能にするために液体の粘度を変えるために存在する）を含み、そしてこれが気化され、マウスピース集合体１０２を通過させると、（加熱された）水は、（比較的冷たい）材料１０８上で凝縮する。これは材料１０８を濡らし、材料１０８を凝集させ、材料１０８を通過するエアロゾルの流れを妨げ、究極的にはエアロゾルおよび／または同伴する風味剤のユーザーへの供給を損なう原因になる。

材料１０８は、エアロゾルがユーザーによる吸引のために装置１００から出て行く前に特性、例えばエアロゾルの風味を付与するまたは変性してもよい。材料１０８は、例えばタバコからなるまたはタバコを含む。エアロゾルが材料１０８内および上を通過する際、エアロゾルは材料１０８からの有機物および／または他の化合物または成分を同伴し、材料１０８の風味をエアロゾルに付与する。

材料１０８の例としてはタバコ、タバコ派生物、膨張タバコ、再生タバコ、粉タバコ、タバコ抽出物、均質化タバコまたはタバコ代替え品が挙げられる。材料１０８は、タバコロッド、タバコポッドまたはプラグ、バラのタバコ、凝集物等の形体であってもよく、例えば比較的乾燥した形体または比較的湿った形体であってもよい。材料１０８は、風味剤などの他の非タバコ製品を含んでもよい。

材料１０８は、ハウジングに梱包される押し出しタバコペレットの形体であってもよい。ペレット間に間隔を空けることによって空気または空気／エアロゾル混合物がペレット間の間隔を介して流れることができ、エアロゾル化された材料（例えば、風味剤）をペレットから同伴する。

使用時、材料１０８は、材料１０８へのエアロゾル流からの熱伝導によって加熱され、エアロゾルに同伴される成分を放出する。材料から当該成分を放出するために必要な温度は、通常は１５０℃～１７０℃の範囲内である。しかしながら、加えてそして材料１０８上でエアロゾルの凝縮を妨げるまたは減らすために材料容器１０２ｂは、第２の加熱装置１１８を含む。第２の加熱装置１１８は、材料１０８を材料からエアロゾルを形成するために必要な温度未満の温度に加熱する、即ち材料から実質的なエアロゾルの形成を生じさせないように構成されている。

一部の例では第２の加熱装置１１８は、凝縮を減少させるまたは妨げるために５０～１５０℃の範囲、好ましくは１００～１５０℃の範囲内の温度に材料１０８を加熱するためのものである。

第２の加熱装置１１８は、誘導ヒーターであってもよい。例えば、材料１０８は交流電磁場との相互作用に応じて加熱される金属（例えば、アルミニウム）などのサセプタ材料を含んでもよい。

加熱装置１１８は、例えばサセプタ材と相互作用した際にサセプタ材に電流を誘導してサセプタ材を加熱する交流電磁場を発するように構成されたコイルを含む。サセプタ材内に発生した熱は、伝導、対流または放射によって材料容器１０２ｂ内の材料１０８に伝えられる。

一部の例では加熱装置１１８は、材料１０８に巻かれた螺旋コイルを含んでもよい。例えば、加熱装置は実質的に平坦なワイヤーからなる螺旋コイルを含んでもよい。一部の例ではコイルは、印刷回路板（ＰＣＢ）構造の異なる層に形成された弓状金属材料の層として形成され、コイルの各巻きは、ＰＣＢ構造の独立した層に形成され、各巻きは、隣接する巻きまたは電源にその端部で接合し、各巻きは、隣接する巻きからその長さに沿って電気的絶縁材によって隔てられている。例えば、巻きは、銅のトラックとして形成してもよい。他の例ではコイルは、単一ストランドワイヤまたは多芯ワイヤ（例えば、所謂「Ｌｉｔｚ」ワイヤ）などの他のワイヤー構造で形成されてもよい。加熱装置１１８は、ＰＣＢにプリントされた誘導コイルを含んでもよい。コイルは、あらゆる好適な形状、例えば方形、丸形または楕円形状を有してもよい。

一部の例ではサセプタ材は、抵抗加熱によって達成される場合より速く必要とされる温度に材料１０８を加熱できるので、誘導加熱を使用することは有利である。さらに一部の例では誘導加熱装置は、抵抗温度検出器を必要とせずに利用してもよく、したがって簡単および／または安価に製造できる。

一部の例では材料１０８は、例えばタバコ材のペレット間に散在させたサセプタ材料のフレークを含んでもよい。一部の例ではサセプタ材をタバコ材のペレットに埋め込むことも可能である。他の例ではサセプタ材は、タバコ材の周囲または間に巻かれたワイヤー（例えば、アルミニウムワイヤー）からなる長尺のストリングであってもよい。他の例ではサセプタ材は、材料容器１０２ｂの内面に貼り付けられるシートに形成して、材料容器１０２ｂ全体が凝縮が起こり得る温度を超える温度に加熱されるようにしてもよい。例えばサセプタ材は、材料１０８を囲む箔、例えばアルミニウムラッパーを含んでもよい。

サセプタ材は、一部の例ではフェライト系材料を含んでもよい。フェライト系材料は、電磁誘導による熱効率が良いので有利である。他の例ではサセプタ材は、アルミニウム、銅または電磁誘導によって熱を発生させることが可能なあらゆる他の材料であってもよい。例えばサセプタ材は、アルミニウムの薄膜（例えば厚さ０．５～２０μｍ）を含んでもよい。

一部の例では代わりに第２の加熱装置１１８は、抵抗性ヒーターであってもよい。

本体部１０６は、装置１００に給電および装置１００を制御するためのものであり、電源１２０と、コントローラ１２２とを含む。電源１２０は、バッテリー、例えば使い捨てバッテリーまたは外部の電力供給源に装置を接続することによって充電される充電可能なバッテリーを含んでもよい。例えば装置１００は、定期的に電源を充電するために電源１２０に電流を供するように構成されたＵＳＢポートなどの充電ポート（図示せず）を含んでもよい。

コントローラ１２２は、装置１００の種々の部品の作動を制御するための電気回路（例えば集積回路を含む）を含んでもよい。コントローラ１２２は、ユーザー入力装置１２４で受けたユーザーの入力に応答してカートリッジ１０４の第１の加熱装置１１２および材料容器１０２ｂの第２の加熱装置１１８に電力を供給するように構成されている。ユーザー入力装置１２４は、例えば装置１００のユーザーがエアロゾル化可能な材料を吸入しようとした際に装置のユーザーによって（またはこれとは別にパフ検知器によって）プレスされるように構成された本体部１０６の表面に設けられたプレススイッチであってもよい。

一部の例では第２の加熱装置１１８は、第１の加熱装置１１２によるエアロゾルの発生前（即ち、貯蔵部１１０内の液体から）、例えばエアロゾルの発生前の１～２秒間、材料容器１０２ｂをコントローラ１２２の制御下で予備加熱するように構成されている。第２の加熱装置１１８は、ユーザーが吸入している間、材料容器１０２ｂ加熱し続け、次に吸入が完了したら（例えばパフ検知器によって検知された際またはユーザー入力装置のスイッチを離した際）スイッチを切ってもよい。

図１ｃは、図１ｂを参照して上述したマウスピース集合体１０２の断面図である。図１ｃに示すように材料容器１０２ｂは、材料１０８を収容するチェンバー１２６を含む。製造時、材料容器１０２ｂは、チェンバー１２６を含んで形成され、その後、材料１０８がチェンバー１２６に設けられる。材料１０８は、チェンバー１２６の第１端部でまたはその近くでチェンバー１２６を囲む第１のバリア１２８およびチェンバー１２６の第２端部にある第２のバリア１３０によってチェンバー１２６内に囲まれている。第１のバリア１２８および第２のバリア１３０は、それぞれ多孔性メッシュを含む。メッシュは、エアロゾルの流れがチェンバー１２６を通過できるようにするが、材料１０８は例えばユーザーが不注意で吸引することによってチェンバー１２６から失われることを妨げる。メッシュは、耐熱性材で形成され、材料からより多くの所望の化合物を放出するように材料１０８へと熱移動しやすくするため金属などの熱伝導性材であると有利である。

マウスピース１０２ａは、例えばポリプロピレンなどのプラスチック材から射出成形によって形成してもよい。図１ａの例のマウスピース１０２ａの形状は、ユーザーの口に接触するための人間工学的形状を供するためにテーパーしている。材料容器１０２ｂもまた射出成形によってプラスチック材から形成されてもよい。材料容器１０２ｂは、例えばポリプロピレンまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成されてもよい。

一部の例ではマウスピース１０２ａと材料容器１０２ｂが分離可能な部品ではなく、分離しないマウスピース１０２ａおよび材料容器１０２ｂがマウスピースとして機能してもよい。

図２は、図１ａ～１ｃを参照して上述した装置１００の使用方法を示すフロー図である。

ブロック２０２では第１の加熱装置１１２を使用して第１の容器（例えば、貯蔵部１１０）に収容された液体を加熱してエアロゾルを発生させる。

ブロック２０４では第２の加熱装置１１８を使用して第２の容器（例えば、材料容器１０２ｂ）に収容された材料１０８を加熱して、発生したエアロゾルが材料１０８上に凝縮することを妨げるまたは減少させる。

上記の実施態様は本発明の説明に役立つ実例として理解されたい。本発明のさらなる実施態様が想定される。例えば材料は、材料チェンバーから例えば、ユーザーの選択で省略してもよい。これはユーザーが選択した場合に時々ユーザーが液体をエアロゾル化するだけでエアロゾルを材料上をまたは材料内を通過させない古来の「ｅ－シガレット」としてカートリッジと使用できるのでユーザーにカートリッジの使用に亘ってより柔軟性を与える。

本明細書中で使用する「風味料」および「風味剤」なる用語は各地の条例で許可されており、成人消費者が望む味や香りを製品に加えるのに用いることができる材料を指す。このような材料としては、抽出物（例えば、カンゾウ、アジサイ、ホオノキの葉、カミツレ、フェヌグリーク、クローブ、メントール、ニホンハッカ、アニシード、シナモン、ハーブ、ヒメコウジ、サクランボ、ベリー、モモ、リンゴ、ドランブイ（登録商標）、バーボン、スコッチ、ウイスキー、スペアミント、ペパーミント、ラベンダー、カルダモン、セロリ、カスカリラ、ナツメグ、サンダルウッド、ベルガモット、ゼラニウム、ハチミツエキス、ローズ油、バニラ、レモン油、オレンジ油、カシア、キャラウェイ、コニャック、ジャスミン、イランイランノキ、セージ、ウイキョウ、ピメント、ショウガ、アニス、コリアンダー、コーヒー、ハッカ属のいずれかの種からのハッカ油など）、調味料、苦味受容体部位遮断剤、感覚受容器部位活性化剤または刺激剤、糖及び／または糖置換体（例えば、スクラロース、アセスルファムカリウム、アスパルテーム、サッカリン、サイクラミン酸塩、ラクトース、スクロース、グルコース、フルクトース、ソルビトール、マンニトールなど）や、木炭、クロロフィル、鉱物、植物、息消臭剤などのその他の添加剤などが挙げられる。これら材料は模造品、合成または天然成分であってもよく、またはこれらのブレンドであってもよい。これら材料は、例えば油、液体、粉末などの任意の好適な形体であってもよい。

Claims (12)

1. 使用時に装置がエアロゾルの流れを発生させる液体を収容するための第１の容器と、
   使用時にそのエアロゾルの流れが通過する材料を収容するための第２の容器と、
   前記第１の容器に収容された液体からエアロゾルの流れを発生させるためのエアロゾル発生装置と、
   前記第２の容器に収容された材料を加熱するための加熱装置と、を含み、
   前記加熱装置は、前記第２の容器に収容された材料をその材料上に形成されるエアロゾルの流れからの凝縮を妨げるまたは減少させる温度であって、かつ、その材料から実質的にエアロゾルを形成させるために必要とされる温度より低い温度に加熱するように構成されており、
   前記加熱装置は、磁界を発生させてサセプタ材料の加熱を誘発して前記材料を加熱するように構成された誘導加熱装置を含み、当該誘導加熱装置は、前記第２の容器の周囲にまたは第２の容器に誘導コイルを含む、ユーザーによる吸引のためのエアロゾル発生装置。
2. 加熱装置は、第２の容器に収容された材料を２５０℃未満の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 加熱装置は、第２の容器に収容された材料を５０～１５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. エアロゾル発生装置は、第１の容器からの液体を１００～３００℃の範囲内の温度に加熱するように構成されたヒーターであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の装置。
5. エアロゾル発生装置は、第１の容器からの液体を１５０～２５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されたヒーターであることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 前記第２の容器に収容される材料は、タバコ材に散在させたサセプタ材のフレーク、長尺のサセプタ材およびその材料を包むサセプタ材のシートのうちの１つ以上を含むことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の装置。
7. 本体部分と、
   第１の容器とエアロゾル発生装置とを含むカートリッジと、
   第２の容器と加熱装置とを含むマウスピース集合体とを含み、
   マウスピース集合体は、カートリッジによって発生させたエアロゾルがマウスピース集合体でのユーザーの吸引によって第２の容器内の材料を介して引き込まれるようにカートリッジの下流に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の装置。
8. エアロゾル発生装置を使用して第１の容器に収容された液体からエアロゾルの流れを発生させることと、
   加熱装置を使用して第２の容器に収容された材料を加熱し、その材料から実質的にエアロゾルを形成させることなく、発生したエアロゾルがその材料上に凝縮することを妨げるまたは凝縮を減少させることと、を含む請求項１乃至７いずれか１項記載の装置の使用方法。
9. エアロゾル発生装置は、第１の容器の液体を１００～３００℃の範囲内の温度に加熱するように構成されたヒーターであることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. エアロゾル発生装置は、第１の容器の液体を１５０～２５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されたヒーターであることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 加熱装置は、第２の容器に収容された材料を２５０℃未満の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項８乃至１０いずれか１項記載の方法。
12. 加熱装置は、第２の容器に収容された材料を５０～１５０℃の範囲内の温度に加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の方法。

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