(57)【要約】  本発明は、熱変色性インクの変色装置であって、紙に負担をかけることなく熱変色性インクを変色させることが可能な熱変色性インクの変色装置を提供する。本発明の熱変色性インクの変色装置は、ＰＴＣ素子を有して成る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣ素子を有して成る熱変色性インクの変色装置。
【請求項２】
さらに、電源を有して成る、請求項１に記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項３】
電源が電池である、請求項２に記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項４】
さらに、スイッチを有して成る、請求項１〜３のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項５】
ＰＴＣ素子；
電源；
スイッチ；および
ＰＴＣ素子、電源および／またはスイッチを電気的に接続するリード；
を含んで成る回路を有して成り、
スイッチをオンにすることによりＰＴＣ素子に通電してジュール熱を発生させ、この熱により熱変色性インクを変色させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項６】
リードがスイッチとしても機能する、請求項５に記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項７】
さらに、ＰＴＣ素子で生じた熱を、変色させるべき熱変色性インクに伝えるための伝熱部を有して成る、請求項１〜６のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項８】
さらに外装を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項９】
外装が伝熱部として機能する、請求項８に記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１０】
外装が立方体または直方体のケーシングである、請求項８または９に記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１１】
外装が被覆材料により形成されている、請求項８〜１０のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１２】
被覆材料が絶縁性樹脂である、請求項１１に記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１３】
ＰＴＣ素子がポリマーＰＴＣ素子である、請求項１〜１２のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１４】
ＰＴＣ素子のトリップ時の温度が６５℃以上である、請求項１〜１３のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１５】
トリップ時の温度が９０℃以上である、請求項１〜１４のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１６】
トリップ時の温度が１２０℃である、請求項１〜１５のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１７】
ＰＴＣ素子のトリップ時の消費電力が、１Ｗ以下である、請求項１〜１６のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の熱変色性インクの変色装置を有する、筆記具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱変色性インクの変色装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱変色性インクにより紙面上に形成された筆記線または像は、エラストマー材料を用いた摩擦体により、上記筆記線または像が形成された紙面を擦り、その際に生じる摩擦熱を利用して、熱変色されている（特許文献１）。【０００３】
一方、熱変色性インクにより形成された筆記線または像を、抵抗体（例えば、ニクロム線）を用いた発熱体（例えば、ヒーター）を内蔵した消去装置により消去する方法が報告されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９５０１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−３５６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のようなエラストマー材料を用いた摩擦体により熱変色性インクを変色させる場合、紙面を直接擦る必要があるので、紙に負担がかかり、最悪の場合紙が破れるといった問題があった。【０００６】
したがって、本発明は、熱変色性インクの変色装置であって、紙に負担をかけることなく熱変色性インクを変色させることが可能な熱変色性インクの変色装置を提供することを目的とする。【０００７】
また、摩擦熱を得る為に紙面を擦る際には、必然的にある程度の範囲を摩擦体で擦らなければならず、したがって、微細な領域を熱変色させることが難しい。例えば、筆記線の一部だけを消去したくても、近接して存在する他の筆記線までも消去してしまうという問題がある。さらに、鉛筆などの筆記線が近接して存在している場合、その筆記線までも擦ってしまい鉛筆の筆記線が滲むという問題もある。さらに、紙面を擦る際、摩擦体に付着していた汚れが紙面に移り、紙面が汚れてしまうという問題もある。【０００８】
また、摩擦によって得られる熱を制御することは難しく、特に高温を得ようとすると、より強く激しく擦る必要があり、上記の問題がより顕著になる。その為、摩擦体による変色を目的とした従来の熱変色性インクは、６５℃程度で変色するように設計されている。しかしながら、この６５℃という比較的低い温度は、例えば、電子機器の表面、暖房機器の近く、夏の車内などで到達し得る温度であり、そのような場所では意図せずに熱変色性インクが変色してしまう可能性がある。特に、近年スマートフォン、タブレット端末等の携帯機器の普及が進んでおり、このような機器と、例えば熱変色性インクで記入された手帳が、ポケット、バック等の中で接触し、携帯機器の熱により熱変色性インクが変色して、手帳に記入した内容が消去されてしまうという不具合が生じ得る。【０００９】
一方、特許文献２に記載のように抵抗体（例えば、ニクロム線）を用いた発熱体（例えば、ヒーター）を利用する場合、直接紙面を擦る必要はないが、過熱によるニクロム線の断線および素子の損傷を防止するために、発熱を制御する機構、例えば通電を制御する機構が必要となり、構造的に複雑になる。構造的な複雑さは、製造、小型化、コスト等の面で不利である。【００１０】
したがって、本発明は、好ましくは、熱変色性インクの変色装置であって、微細な領域の変色を可能にし、より高温で変色する熱変色性インクを変色させることができ、および／または、構造が簡便な熱変色性インクの変色装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ＰＴＣ（positive temperature coefficient）素子を用い、そのＰＴＣ素子に通電することによって生じるジュール熱によって熱変色性インクを変色させることにより、上記の課題を解決できることを見出した。【００１２】
すなわち、本発明は、ＰＴＣ素子を有して成る熱変色性インクの変色装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
ＰＴＣ素子を用いることにより、紙に負担をかけることなく熱変色性インクを変色させることができる熱変色性インクの変色装置を提供することが可能になる。また、変色させるべき熱変色性インクに接触する部分の面積を適宜設定することにより、正確かつ精密な消去または広範囲の消去が可能になる。さらに、所望のトリップ温度を有するＰＴＣ素子を選択することにより、従来よりも高温で変色する熱変色性インクの変色も可能になり、熱変色性インクの変色温度の選択範囲がより広くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一の態様である熱変色性インクの変色装置１の断面図を模式的に示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す熱変色性インクの変色装置１が動作した状態を断面図にて模式的に示す。
【図２】図２（ａ）は、樹脂により覆われた図１（ａ）に示す熱変色性インクの変色装置の断面図を模式的に示す。図２（ｂ）は、支持部材に取り付けた状態の図２（ａ）に示す熱変色性インクの変色装置の断面図を模式的に示す。
【図３】図３（ａ）は、消しゴムタイプの熱変色性インクの変色装置を模式的に示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す熱変色性インクの変色装置の断面図を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書で用いられる場合、「変色」なる用語は、ある色が別の色に変化することに加え、ある色が無色透明になり消失すること、および無色透明からある色に変化して発色することも意味する。
【００１６】
本発明の熱変色性インクの変色装置は、ＰＴＣ素子を有して成り、ＰＴＣ素子に通電することにより生じるジュール熱により、熱変色性インクを変色させる。
【００１７】
本発明の熱変色性インクの変色装置で用いられるＰＴＣ素子は、特に限定されるものではなく、従来用いられているＰＴＣ素子、例えばポリマーＰＴＣ素子またはセラミックＰＴＣ素子を利用することができる。
【００１８】
上記ＰＴＣ素子としては、ポリマーＰＴＣ素子を使用するのが好ましい。ポリマーＰＴＣ素子は、セラミックＰＴＣ素子と比較して、一定以上の温度になっても自己破壊が生じにくいという点で有利である。また、ポリマーＰＴＣ素子は、セラミックＰＴＣ素子と比較して、トリップ状態を保持するために印加される電圧が低く、回路の電圧が低い状態であってもトリップ状態を保持することができる。したがって、電池の電圧が低下した場合であっても確実にトリップ状態を維持することができ、消費電力を小さくすることができる点で有利である。また、ポリマーＰＴＣ素子は、セラミックＰＴＣ素子と比較して加工が容易である点で有利である。
【００１９】
上記ポリマーＰＴＣ素子とは、導電性充填剤（例えば、カーボンブラック、ニッケル合金等）が分散しているポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオライド等）を含んで成る導電性組成物を押出することによって得られる層状のＰＴＣ要素およびその両側に配置された電極（例えば金属箔）を有して成る。ただし、ＰＴＣ要素に直接リードなどの他の要素を接続してもよく、その場合電極は省略できる。
【００２０】
本発明で用いられるＰＴＣ素子の大きさおよび形状は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、微細な領域の変色を目的とする場合は、より小さなＰＴＣ素子を用いることができ、広範囲の変色を目的とする場合は、より大きなＰＴＣ素子を用いることができる。また、ＰＴＣ素子を組み入れるケーシング等の形状に合わせて任意の形状とすることができる。
【００２１】
本発明で用いられるＰＴＣ素子は、特に限定されないが、トリップ時の消費電力がより小さいものが好ましい。例えば、トリップ時の消費電力が、１Ｗ以下であるＰＴＣ素子が好ましく、０．５Ｗ以下であるＰＴＣ素子がより好ましい。トリップ時の消費電力を小さくすることにより、電池の消耗を軽減することができる。
【００２２】
本発明で用いられるＰＴＣ素子のトリップ時の温度、すなわちＰＴＣ素子がトリップして高抵抗になった時、即ちその抵抗値が２５℃の抵抗値の１０３倍以上になった時の温度（以下、単純に「トリップ温度」とも言う）は、変色させるべき熱変色性インクの変色温度に応じて適宜選択することができる。ＰＴＣ素子のトリップ温度は、特に限定されるものではないが、例えば、６５℃以上、７０℃以上、８０℃以上、９０℃以上、１００℃以上、１１０℃以上、または１２０℃以上とすることができる。なお、温度が高すぎると、紙および装置を傷める虞があることから、例えば１３０℃以下であることが好ましい。ＰＴＣ素子のトリップ温度は、ＰＴＣ素子に固有のものであり、所望のトリップ温度を有するＰＴＣ素子は市販されている。
【００２３】
本発明の熱変色性インクの変色装置は、上記したように、種々のトリップ温度を有するＰＴＣ素子から所望のトリップ温度を有するＰＴＣ素子を選択することにより、任意の温度で熱変色性インクを変色させるように設計することができる。したがって、本発明の熱変色性インクの変色装置を用いることにより、変色の対象となる熱変色性インクの変色温度を、高温も含めた広範囲、例えば４０〜１５０℃、好ましくは６５℃〜１３０℃の範囲から選択することが可能になる。
【００２４】
本発明の熱変色性インクの変色装置は、外部電源から電力を供給してもよく、または、装置の内部に電源を有していてもよい。
【００２５】
上記外部電源としては、例えば、ＰＣ（Personal Computer）などに設けられているＵＳＢ（Universal Serial Bus）の電源、家庭用コンセント等が挙げられる。
【００２６】
上記装置の内部の電源は、代表的には、電池である。かかる電池としては、一般的に入手できる一次電池または二次電池を用いることができる。また、その形状も特に限定されるものではなく、例えば、円筒形、ボタン形、コイン形、角形または平形などの形状であってもよい。また、電源として、太陽電池を用いることもできる。
【００２７】
本発明で用いられる電池（電源）の電圧は、特に限定されるものではなく、用いるＰＴＣ素子に応じて適宜選択することができ、例えば、０．５〜２４Ｖ、例えば１．０〜１２Ｖ、具体的には１．５Ｖ、３Ｖまたは９Ｖであってもよい。
【００２８】
一の態様において、本発明の熱変色性インクの変色装置は、装置の内部に電源、特に電池を有し得る。内部に電源を有することにより、携帯性および操作性が向上する。
【００２９】
一の態様において、本発明の熱変色性インクの変色装置は、スイッチを有して成る。かかるスイッチとしては、一般的に用いられているスイッチを用いることができ、特に限定されるものではないが、押しボタン方式、スライド方式、プッシュプル方式、オルタネイト方式、ラチェットカム方式などのスイッチを用いることができる。また、下記するようにリードにスイッチの機能を持たせることもできる。
【００３０】
一の態様において、本発明の熱変色性インクの変色装置は、
ＰＴＣ素子；
電源；
スイッチ；および
ＰＴＣ素子、電源および／またはスイッチを電気的に接続するリード；
を含んで成る回路を有して成り、
スイッチをオンにすることによりＰＴＣ素子に通電してジュール熱を発生させ、この熱により熱変色性インクを変色させることを特徴とする。
【００３１】
上記回路において、ＰＴＣ素子、電源およびスイッチの接続順序は特に限定されない。また、下記するようにリードがスイッチとして機能してもよい。
【００３２】
本発明の熱変色性インクの変色装置において、ＰＴＣ素子、電源およびスイッチなどの各要素間は、リードにより接続されていてもよく、直接接続していてもよい。
【００３３】
各要素を直接接続させるための手段としては、例えば、半田、導電性接着剤、レーザー溶接、抵抗溶接もしくは超音波溶接などの溶接または機械的手段などを用いることができる。機械的手段としては、かしめ、ピン、バネなどを用いることができる。
【００３４】
上記回路は、ＰＴＣ素子、電源およびスイッチ以外の要素、例えば、電球、ＬＥＤ（発光ダイオード）など、通電を光により知らせる発光素子、電池の残量を確認するための要素などを含んでいてもよい。
【００３５】
好ましい態様において、本発明の熱変色性インクの変色装置は、さらに、ＰＴＣ素子で生じた熱を、変色させるべき熱変色性インクに伝えるための伝熱部を有して成る。
【００３６】
上記伝熱部を構成する材料は、特に限定されず、金属材料（例えば、アルミニウム）、樹脂材料（例えば、ポリエチレン）、セラミック材料（例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３））などが挙げられる。ＰＴＣ素子で生じた熱を効率よく熱変色性インクに伝えるという観点からは、熱伝導率が高い材料が好ましい。熱伝導率が高い材料としては、例えば、アルミニウム、銅合金のような金属材料が挙げられる。樹脂もしくはセラミック材料の熱伝導率が高い物質、例えば金属フィラー（例えば、アルミニウムまたは銅フィラー）またはセラミックフィラー（例えば、アルミナ、窒化ホウ素（ＮＢ）、グラファイトフィラー）などを分散させた材料を用いることもできる。また、所望の形状に成形が容易であるという観点からは、例えばポリエチレン、エポキシ樹脂のような樹脂を用いることが好ましい。
【００３７】
上記伝熱部の形状は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、直方体形、立方体形、球形、楕円球形、錐形またはその一部を切り取った形状、あるいはそれらを組み合わせた形状であってもよい。例えば、微細な領域の変色を目的とする場合は、先端が細った形状、例えば円錐形とすることができる。また、広範囲の変色を目的とする場合は、大きな面を有する形状、例えば直方体形とすることができる。
【００３８】
一の態様において、本発明の熱変色性インクの変色装置は、さらに外装を有し得る。外装は、内部の各要素および回路を保護すると共に、上記伝熱部としても機能し得る。
【００３９】
上記外装は、特に限定されるものではなく、例えば、一般的なケーシング、例えば樹脂製ケーシングであってもよく、または、被覆材料で装置を覆うことにより形成されたものであってもよい。このように外装を設けることにより、変色装置および各要素を保護することができ、また、任意の形状への加工が容易になる。
【００４０】
上記被覆材料としては、特に限定されるものではないが、絶縁性材料、例えば絶縁性樹脂を用いることができる。当該絶縁性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂が挙げられる。絶縁性樹脂は、ＰＴＣ素子で生じたジュール熱を、効率的に変色装置の外表面に伝えることができるように、熱伝導性の高いもの、例えばポリエチレン、エポキシ樹脂、シリコーンゴムなどが好ましい。熱伝導性を高める為、絶縁性樹脂に、絶縁性樹脂よりも熱伝導率が高いセラミック材料、例えば金属粉末、アルミナ、シリカなどを含ませてもよい。
【００４１】
また、上記被覆材料として、導電性材料、例えば金属材料を用いることもできる。ただし、導電性材料を用いる場合、熱変色性インクの変色装置内部の回路が短絡しないように被覆する必要がある。このような金属材料は、熱伝導率が高く、ＰＴＣ素子で生じたジュール熱を、効率よく熱変色性インクの変色装置の外表面に伝えることができる点で有利である。
【００４２】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。なお、図面を通じて、同じ参照番号によって示す要素は、実質的に同じ機能を有する要素を意味する。
【００４３】
図１（ａ）に、本発明の一の態様である熱変色性インクの変色装置１を、模式的に断面図にて示す。
【００４４】
図示した態様では、ＰＴＣ素子２の一方の電極に、ボタン電池４の一方の電極が電気的に接続され、ＰＴＣ素子２の他方の電極にリード６の一方の端部８が電気的に接続されている。当該接続は、公知の技術を用いることにより、例えば特に限定するものではないが、半田、半田ペースト、導電性接着剤等を用いることにより、または別のデバイスを用いることにより（例えば電池ケースを介することにより）行うことができる。リード６は、図示するように、ボタン電池の側面から他方の電極（ＰＴＣ素子２に接続されている電極とは別の電極）側に、例えばＵ字形に回り込み、その端部１０が電池４と電気的に離隔して位置する。なお、この状態では、変色装置に通電はなされていない。
【００４５】
図１（ｂ）に示すように、上記の図１（ａ）の状態の熱変色性インクの変色装置１に、その上下方向（図１（ｂ）において矢印で示す方向）の力を加えると、リード６の端部１０が、電池４の電極に向かって移動し、最終的に端部１０と電池４の電極が接触する。その結果、ＰＴＣ素子２−リードの端部８−リードの端部１０−電池４−ＰＴＣ素子２の回路が形成され、ＰＴＣ素子２に電流が流れる。ＰＴＣ素子２がトリップしていない状態では、この回路全体は低抵抗であるので、ＰＴＣ素子がトリップするのに十分な大きさの電流が流れる。この電流によりＰＴＣ素子２はトリップして、ジュール熱を発生し、このジュール熱により、熱変色性インクを変色させる。
【００４６】
図示した態様において、リード６は、ＰＴＣ素子２と電池４を接続すると共に、スイッチとしても機能する。具体的には、熱変色性インクの変色装置に、その上下方向（図１（ｂ）において矢印で示す方向）の力を加えると、リード６の端部１０と電池４の電極が接触して、図１（ｂ）に示す状態となり、回路が閉じる。熱変色性インクの変色装置に加えた力を取り除くと、リード６の端部１０は、図１（ａ）の状態に戻り、回路が開かれる。すなわち、リード６は、変色装置の上下方向に加えた力により変形し、そして、その力を取り除くと元の形状に戻るような復帰性を有する。当業者であれば、リードに用いる材料、リードの厚み、幅を適宜調節することにより、適当な復帰性を得ることができる。なお、図示した態様においては、リード６にスイッチの機能を持たせているが、別にスイッチを設置することも可能である。
【００４７】
本発明の熱変色性インクの変色装置は、加熱箇所を、変色させるべき熱変色性インクにより形成された筆記線または像に接触させるだけで、対象の筆記線または像を変色させることができる。したがって、紙面を擦る必要がないので、紙面を傷めたり、汚したりすることがない。また、加熱箇所を小さくすることにより、精密な変色が可能になり、逆に加熱箇所を大きくすることにより、一度に広範囲の筆記線または像の変色が可能になる。
【００４８】
本発明の熱変色性インクの変色装置は、上記のように非常にシンプルな構造を有し得る。特許文献２に記載のようなニクロム線などの抵抗体を用いた一般的な発熱体を用いる熱変色性インクの変色装置では、電流を流し続けると発熱体が加熱され続け、異常高温となり、発熱体や装置が損傷する可能性があることから、発熱体の温度を適切な温度に調節するための制御装置（制御素子）が必要となる。一方、ＰＴＣ素子を発熱体として用いる本発明の熱変色性インクの変色装置では、ＰＴＣ素子のトリップ温度は、電流を流し続けても大きく変化することはないことから、上記のような制御装置を必須としない。また、ＰＴＣ素子それ自体が、過電流などから電子機器を保護するための保護素子として用いられていることからも明らかなように、他の制御機器（制御素子）を用いることなく、安全に用いることができる。
【００４９】
図２（ａ）に、本発明の一の好ましい態様として、絶縁性樹脂カバー１２により覆われた熱変色性インクの変色装置を模式的に示し、図２（ｂ）に、それを棒状の支持部材１４に取り付けた状態の断面図を模式的に示す。
【００５０】
図２（ａ）に示される熱変色性インクの変色装置は、図１（ａ）に示した熱変色性インクの変色装置を、外装としての絶縁性樹脂カバー１２により覆ったものである。この樹脂カバーは、伝熱部としても機能する。図２（ａ）に示される熱変色性インクの変色装置を棒状の支持部材１４（図示した例では、ペン）に取り付け、図２（ｂ）に示されるようにペン形とすることができる。支持部材１４を持って、絶縁性樹脂カバー１２を紙面に押しつけることにより、突出部１６がリードの端部１０を押し、端部１０が電池４と接触して、ＰＴＣ素子２に通電がなされる。
【００５１】
図３（ａ）に、別の好ましい態様として、消しゴムタイプの本発明の熱変色性インクの変色装置を模式的に示し、図３（ｂ）にその断面図を模式的に示す。
【００５２】
この態様の熱変色性インクの変色装置は、図１（ａ）に示した態様の熱変色性インクの変色装置のボタン電池４を円筒形の電池（単三または単四）１８に代え、直方体のケーシング２０に収容したものである。ケーシング２０は外装に相当する。ケーシング２０は伝熱部２２および押圧部２４を有する。押圧部２４を押すことにより、リードの端部１０が電池４と接触して、ＰＴＣ素子２に通電がなされる。
【００５３】
このような消しゴムタイプとすることにより、熱変色性インクの変色装置と紙面との接触部分を大きくすることができ、一度に広範囲の筆記線または像を変色させることができる。また、加熱部分の端部のみを紙面に接触させることにより、微細な変色も可能になる。
【００５４】
なお、本発明の熱変色性インクの変色装置は上記した態様に限定されるものではなく、ＰＴＣ素子に通電し、トリップさせ得るものであれば、いかなる構成であってもよい。例えば、図１（ａ）に示した態様においては、電源として電池４を変色装置の内部に設置しているが、外部から、例えば外部に取り付けた電池またはＵＳＢ電源等から電力を供給してもよい。また、リード６にスイッチの機能を持たせているが、別にスイッチを設置することも可能である。さらに、本発明の熱変色性インクの変色装置は、上記以外の要素、例えば電池の残量を確認するための要素等を有していてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…熱変色性インクの変色装置
２…ＰＴＣ素子
４…ボタン電池
６…リード
８…リードの端部
１０…リードの端部
１２…絶縁性樹脂カバー
１４…支持部材
１６…突出部
１８…単三または単四電池
２０…ケーシング
２２…伝熱部
２４…押圧部
【図１】
2015046257.tif 000003
【図２】
2015046257.tif 000004
【図３】
2015046257.tif 000005
【国際調査報告】
2015046257.tif 000006
2015046257.tif 000007
2015046257.tif 000008
2015046257.tif 000009