(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジケースの下端の薬剤導出口に滲出膜を付設する一方で、カートリッジケースの上端にエア排出口を設け、
カートリッジケース内のこのエア排出口の近傍に上下二つの疎水性通気膜を離間させて配置して、この隣接する疎水性通気膜間に空気室を形成すると共に、
下側の疎水性通気膜と滲出膜の間の薬剤充填室に粉末若しくは固形の薬剤を充填し、
使用時にカートリッジケースの下端の滲出膜を通して薬剤充填室に供給水を流入することで、薬剤充填室内を薬剤の溶液で満たす薬剤供給カートリッジであって、
エア排出口の近傍に配置される上下二つの疎水性通気膜には、第１の保護膜を空気室側の面に、小孔を有する第２の保護膜を空気室と反対側の面にそれぞれ付設し、
第１の保護膜、疎水性通気膜、第２の保護膜を三層にしてカートリッジケースに溶着したことを特徴とする薬剤供給カートリッジ。
【請求項２】
保護膜をエアの流通を許容する不織布としたことを特徴とする請求項１に記載の薬剤供給カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脱塩素剤等の薬剤を供給水中に溶出させてその薬剤の溶け込んだ供給水を散水する薬剤供給装置のカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、脱塩素剤等の薬剤を充填したカートリッジをシャワーヘッド内に組み込み、シャワーの使用時に供給水中に薬剤を溶出させるようにした薬剤供給シャワーが案出されている。
【０００３】
このシャワーは、図４に示すように、シャワーヘッド１内に装填されるカートリッジ２に過飽和状態の薬剤液が充填されており、そのカートリッジ２はカートリッジケース３の下面に薬剤導出口４が設けられ、この薬剤導出口４にカートリッジ２内の薬剤液を溶出させる滲出膜５が被着された構造となっている。この滲出膜５は、薬剤液の重量ヘッド圧に耐え得る濾膜によって構成され、シャワー使用時に供給水の動圧を受けたときにだけカートリッジ２内の薬剤液を滲出させるようになっている。そして、このシャワーの場合、供給水はカートリッジ２の内部を通過するのではなく、その動圧（供給水の流速によって滲出膜５上に生じる圧力分布差。）に応じた量の薬剤液を滲出膜５から溶出させた後にカートリッジ２の外周側に回り込んで散水部６から吐出される。
【０００４】
そして、ここで用いられるカートリッジ２は、図５に示すように、カートリッジケース３の薬剤導出口４以外の部分が密閉状態に形成されており、その内部に過飽和状態の薬剤液を充填し、薬剤導出口４部分をゴムキャップ７で強固にシールしてその状態において市場に出荷される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のカートリッジ２は、薬剤液をカートリッジケース３内に充填した状態で市場に出荷されるため、流通や保管の際の環境変化、とりわけ、雰囲気温度の上昇によってカートリッジケース３内の薬剤液の内圧が上昇し、その内圧によって薬剤液が外部に漏出することが考えられる。このため、上記の従来のカートリッジ２においては、流通・保管時の管理がむずかしいという不具合があった。
【０００６】
これに対し、カートリッジケース３内に薬剤を粉末や固形のまま水分を入れずに出荷することも考えられるが、この場合には、カートリッジケース３の滲出膜５以外の部分が完全に密閉されているため、シャワーでの実使用時に供給水がカートリッジケース３内に入り込まず、カートリッジケース３内の薬剤が供給水中に溶出しなくなってしまう。
【０００７】
また、上記従来のカートリッジ２においては、カートリッジケース３の滲出膜５以外の部分が完全に密閉されていることから、気泡が何等かの原因によってカートリッジケース３内に一度侵入すると、その気泡がカートリッジケース３の外部に排出されなくなる。そして、気泡がカートリッジケース３内に入り込むと、シャワーの使用時にその気泡が供給水の圧力によって圧縮され、その後にシャワーを停止したときに、気泡がカートリッジケース３内の薬剤液を必要外に外部に押し出し、カートリッジ２の寿命を縮めるという不具合を招く。
【０００８】
そこで、本出願人は、これらの問題を解決し得る薬剤供給カートリッジを開発し、その発明を特願平１０−２４５３０１号として出願している。
【０００９】
この薬剤供給カートリッジについて図６を参照して簡単に説明すると、同カートリッジは、カートリッジケース２５の下端に薬剤導出口１８が設けられる一方で、上端にエア排出口２７が設けられ、薬剤導出口１８には滲出膜２６が、エア排出口２７の近傍には一対の疎水性通気膜２８ａ，２８ｂ（例えば、四フッ化エチレン樹脂膜）が夫々付設されている。そして、二つの疎水性通気膜２８ａ，２８ｂはエア排出口２７の近傍において離間して配置され、両通気膜２８ａ，２８ｂ間の空間部が空気室２９とされると共に、下方の通気膜２８ｂと滲出膜２６の間の空間部が薬剤充填室３１とされ、その薬剤充填室３１に薬剤粉末３２若しくはその粉末３２を固めた固形物が充填されている。尚、図６は、実使用時に薬剤充填室３１に供給水が流入した状態を示す。
【００１０】
この薬剤供給カートリッジは、カートリッジケース２５内に薬剤粉末３２若しくはその固形物だけを充填した状態で出荷・流通され、シャワー内に装填されて最初に使用されたときに供給水が滲出膜２６を通して薬剤充填室３１内に流入し、その時点で薬剤充填室３１内が薬剤の溶液で満たされる。そして、このとき薬剤充填室３１の上部は二段の疎水性通気膜２８ａ，２８ｂによって閉塞されているため、薬剤充填室３１に臨む下方側の疎水性通気膜２８ｂは、下面が溶液に、上面が空気に夫々接することとなり、その結果、薬剤充填室３１からのエアの排出は許容するものの、溶液の流出は確実に阻止される。
【００１１】
しかし、この先に出願した薬剤供給カートリッジの場合、各疎水性通気膜２８ａ，２８ｂは一方の面に液体が接し、他方の面に空気が接した状態で使用されるため、通常使用の範囲の供給水の圧力は受け止めることはできるものの、例えば、シャワー内に装填した状態でそのシャワーをある程度の高さから落下させた場合のように、薬剤充填室３１の溶液やシャワー内の残留供給水の大きな落下荷重が疎水性通気膜２８ａ，２８ｂに急激に作用すると、その衝撃荷重によって破損を招く可能性が考えられる。
【００１２】
また、薬剤供給カートリッジは、薬剤充填室３１内の薬剤が周域の環境変化等によって溶解と再結晶を繰り返し、長期の使用の間に薬剤の一部が大きな結晶の塊になることがある。この場合、シャワーの上げ下げや反転等によってその結晶の塊が疎水性通気膜２８ｂに当たり、その塊によって疎水性通気膜２８ｂが損傷する可能性が考えられる。
【００１３】
そこで、本発明は、様々な条件下での疎水性通気膜の劣化、損傷及び破損を確実に防止し、安定した性能を長期に亙って維持することのできる薬剤供給カートリッジを提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、カートリッジケースの下端の薬剤導出口に滲出膜を付設する一方で、カートリッジケースの上端にエア排出口を設け、カートリッジケース内のこのエア排出口の近傍に上下二つの疎水性通気膜を離間させて配置して、この隣接する疎水性通気膜間に空気室を形成すると共に、下側の疎水性通気膜と滲出膜の間の薬剤充填室に粉末若しくは固形の薬剤を充填し、使用時にカートリッジケースの下端の滲出膜を通して薬剤充填室に供給水を流入することで、薬剤充填室内を薬剤の溶液で満たす薬剤供給カートリッジを前提としている。その上で、エア排出口の近傍に配置される上下二つの疎水性通気膜には、第１の保護膜を空気室側の面に、小孔を有する第２の保護膜を空気室と反対側の面にそれぞれ付設し、第１の保護膜、疎水性通気膜、第２の保護膜を三層にしてカートリッジケースに溶着するようにした。
この発明の場合、落下等によって疎水性通気膜に向かって作用する液体の衝撃荷重は保護膜によって受け止められ、特に疎水性通気膜に作用する液体による衝撃荷重は主に第１の保護膜によって受け止められ、薬剤充填室内の結晶の塊による疎水性通気膜の損傷は第２の保護膜によって保護されることから、疎水性通気膜には大きな荷重が作用しなくなる。すなわち、この発明の場合、各疎水性通気膜は片側面が常時空気に接するために、エアの排出は許容するものの液体の流通は確実に阻止される。また、各疎水性通気膜は片側面が空気室に臨むため、落下時等には液体による衝撃荷重が空気室方向に向かって作用するが、この荷重は保護膜によって確実に受け止められる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、保護膜をエアの流通を許容する不織布とした。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の一実施例を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１９】
図２はこの発明にかかるカートリッジ９を用いる薬剤供給シャワーの全体構成を示すものであり、同図中１０は、このシャワーのシャワーヘッドである。このシャワーヘッド１０は、下端に給水口１１を備えたロアボディ１０ａと、上端に散水部１２を備えたアッパボディ１０ｂがパッキン１３を介してネジ止めされて成り、その内側に形成された中空部内にはこの発明にかかるカートリッジ９がスプリング１５によって下方に付勢された状態で収容されている。
【００２０】
この実施例の場合、カートリッジ９の内部には、強い塩素還元作用をもつ脱塩素剤としてのアスコルビン酸が充填されており、このアスコルビン酸をシャワーヘッド１０内で溶出させることで水道水中の残留塩素を除去するようになっている。
【００２１】
また、シャワーヘッド１０内の基部には、先端に合成ゴム製のシールパッキン１６ａを備えた弁座１６がシャワーヘッド１０の中心位置において上方に向かって突設され、さらにこの弁座１６を囲繞するように円筒状のガイド壁１７が固設されている。弁座１６はカートリッジ９が下方変位した状態で同カートリッジ９の下端の薬剤導出口１８の周縁部に密接して、この薬剤導出口１８を完全に閉塞するようになっている。
【００２２】
さらに、シャワーヘッド１０内の基部には、給水口１１から流入した供給水をカートリッジ９の薬剤導出口１８部分に誘導する水流ガイド１９が摺動自在に収容されている。この水流ガイド１９は、図３に示すように円板状のベース部２０の中央部に長孔状の吐出孔２１が形成され、このベース部２０の下面に一対の案内羽根２２，２２が延設されると共に、ベース部２０の上面に吐出孔２１の周縁を取り囲むように４つのストッパ突起２３…が突設されている。
【００２３】
ベース部２０に形成された吐出孔２１は供給水をカートリッジ９の薬剤導出口１８部分に集めて吐出する部分であるが、水流ガイド１９とカートリッジ９が下方に変位した状態では、弁座１６のシールパッキン１６ａが薬剤導出口１８をシールするようになる。先端部が上方に向かって遊挿されるようになっている。したがって、このとき弁座１６の先端部は吐出孔２１を貫通してカートリッジ９の薬剤導出口１８を閉塞する。また、案内羽根２２はガイド壁１７内に収容され、水流ガイド１９の変位に拘わらず給水口１１から供給された水を常時確実に吐出孔２１に誘導できるようになっている。さらに、ベース部２０の上面に突設された４つのストッパ突起２３…はカートリッジ９の下面に当接し、隣接するストッパ突起２３，２３とカートリッジ９の下面の間に径方向に沿った誘導路２４を形成するようになっている。
【００２４】
一方、この発明にかかるカートリッジ９は、図１に詳細に示すように樹脂によって形成された有底円筒状のケース本体２５ａとアッパカバー２５ｂを溶着することによりカートリッジケース２５が構成されており、ケース本体２５ａの下部壁には前記薬剤導出口１８が長孔状に形成されている。そして、この導出口１８には、シャワーヘッド１０内に導入される供給水の動圧を受けてカートリッジ９内の薬剤を溶出させる滲出膜２６が取り付けられている。この滲出膜２６は、例えば、セルロースアセテートの上下にポリエステルを積層した濾膜によって形成され、シャワーの不使用時に少なくともカートリッジ９内の薬剤液の重量ヘッド圧に耐えられる（漏れが生じない）ようになっている。
【００２５】
そして、アッパカバー２５ｂの上部壁にはエア排出口２７が形成され、このエア排出口２７の上部とアッパカバー２５ｂの下端部には四フッ化エチレン樹脂から成る疎水性通気膜２８ａ，２８ｂが夫々配置されており、カートリッジケース２５内の二つの疎水性通気膜２８ａ，２８ｂに挟まれた空間は空気室２９とされている。この疎水性通気膜２８ａ，２８ｂには、表裏を貫通する微細な通気孔３０が形成されているが、この通気孔３０の孔径は、シャワー使用時の比較的低い供給水の圧力でもって空気を容易に流通させ、しかも、シャワー使用時の高い供給水の圧力が作用した場合であっても供給水の表面張力によってその供給水が浸入しないような径（０．１μｍ〜３μｍ）に設定されている。尚、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂとしては、四フッ化エチレン樹脂膜以外に三フッ化エチレン樹脂膜等でも良い。
【００２６】
また、カートリッジケース２５内の滲出膜２６と下方側の疎水性通気膜２８ｂに挟まれた空間は薬剤充填室３１とされ、この充填室３１内にアスコルビン酸の粉末３２、若しくは、その粉末３２を圧し固めた固形物が水分なしの状態で充填されている。
【００２７】
ここで、各疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの空気室２９側の面には、目付量５０〜３００g/m2、望ましくは１００〜１５０g/m2（厚さ０.５mm）のポリエステル製の第１の不織布膜４０（第１の保護膜）が重合状態で配置され、さらに、各疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの空気室２９と反対側の面には、同様の素材からなる第２の不織布膜４１（第２の保護膜）がやはり同様に重合状態で配置されている。そして、液体に接する第２の不織布膜４１には、空気の流通を許容するためのφ２〜φ１０、望ましくは、φ４〜φ５の所定数の小孔４２が設けられている。
【００２８】
そして、各疎水性通気膜２８ａ，２８ｂは、その表裏両面に第１の不織布膜４０と第２の不織布膜４１を層状に重ねた状態において、アッパカバー２５ｂ（カートリッジケース２５）に対して超音波溶着によって取り付けられている。尚、この実施例の場合、カートリッジケース２５はＡＢＳ樹脂によって形成されている。各疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの溶着に際しては、表裏の不織布膜４０，４１が疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの微細な通気孔３０を通した投錨効果（図１中の拡大図参照。）によって一体化され、その結果、層状に重ねた三者が一体になってアッパカバー２５ｂに溶着される。したがって、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂはアッパカバー２５ｂに容易に、かつ、確実に溶着固定される。
【００２９】
以上のように構成されたこのカートリッジ９は、薬剤充填室３１内にアスコルビン酸の粉末３２、若しくは、その粉末３２を押し固めた固形物を充填し、水分を入れない状態で製造・出荷され、そのまま流通・保管されて消費者に提供され、以下のようにしてシャワーでの実使用に供される。
【００３０】
最初に、新しいカートリッジ９をシャワーヘッド１０内に組み込み、その状態で供給水が給水口１１からシャワーヘッド１０内に導入されると、水流ガイド１９とカートリッジ９が図２に示すように供給水の圧力を受け、スプリング１５を押し縮めて上昇変位する。このとき、供給水は水流ガイド１９を介してカートリッジ９の滲出膜２６部分に導入され、さらにカートリッジ９の外周側を回り込んで散水部１２からシャワーヘッド１０の外部に散水されるが、滲出膜２６に導入された供給水はその圧力でもって薬剤充填室３１内の空気を押し上げ、その空気を下方側の通気膜２８ｂの層（第１，第２の不織布膜４０，４１と一体化されたもの。）と上方側の通気膜２８ａの層（第１，第２の不織布膜４０，４１と一体化されたもの。）を通してエア排出口２７からカートリッジ９の外部に排出し、それと同時に供給水が薬剤充填室３１内に流入する。
【００３１】
これにより、薬剤充填室３１内の供給水の液面は次第に上昇することとなるが、その液面上昇は、液面が下方側の疎水性通気膜２８ｂの下面に達したところでその疎水性通気膜２８ｂによって阻止される。これは、供給水の液面が疎水性通気膜２８ｂの下面に達すると、疎水性通気膜２８ｂの持つ疎水性によって疎水性通気膜２８ｂの通気孔３０部分に液体の表面張力が作用し、その表面張力が通気孔３０に対する液体の流通を阻止することによるものである。したがって、この結果カートリッジ９の薬剤充填室３１は供給水によって満たされると同時に、滲出膜２６以外の部分が実質的に密閉状態に保たれるようになり、このとき薬剤充填室３１の内部はアスコルビン酸の過飽和水溶液で満たされることとなる。
【００３２】
また、カートリッジ９は供給水の流通するシャワーヘッド１０内に組み込まれるため、カートリッジ９の上部側にも供給水が回り込むことが考えられるが、カートリッジ９の上部側には別の通気膜２８ａの層が被着されて、疎水性通気膜２８ａと下方側の疎水性通気膜２８ｂとの間に空気室２９が形成確保されているため、疎水性通気膜２８ｂの上面側には供給水が流入することがない。つまり、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの片側の面は常に供給水と非接触となるため、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの通気孔３０部分での供給水の表面張力は維持確保され、疎水性通気膜２８ａ，２８ｂにおける供給水の遮断はより確実なものとなる。
【００３３】
このようにしてカートリッジ９内にアスコルビン酸の過飽和溶液が充填されると、これ以後滲出膜２６に供給される供給水の動圧によってカートリッジ９内のアスコルビン酸溶液が滲出膜２６を通して溶出され、ここで薬剤の溶け込んだ供給水がシャワーヘッド１０の先端の散水部１２を通って外部に散水される。
【００３４】
そして、この状態から供給水が止められると、カートリッジ９と水流ガイド１９がスプリング１５の力によって下降変位し、カートリッジ９の薬剤導出口１８が弁座１６によって閉塞されるようになる。
【００３５】
ところで、シャワーの使用時にはカートリッジ９からのアスコルビン酸溶液の溶出に伴って新たな供給水がカートリッジ９内に僅かずつ流入するが、この新たに流入した供給水に含まれている溶存空気はシャワー放置時の温度変化によって成長して気泡となる。この気泡は従来のカートリッジにおいてはカートリッジケース内に一度入り込むと決して抜けることはなかったが、本発明にかかるこのカートリッジ９の場合、カートリッジケース２５内に入り込んだ気泡はシャワーの使用時に供給水の圧力を受けると、下方の通気膜２８ｂの層と上方の通気膜２８ａの層を順次通ってエア排出口２７から自然に抜け出る。
【００３６】
ここで、各通気膜２８ａ，２８ｂの第２の不織布膜４１は常時液体に接するために長期の使用によってエアの流通が悪化することがあるが、この各不織布膜４１にはエア流通用の小孔４２が形成されいるため、薬剤充填室３１内のエアはこの小孔４２を通して確実に外部に排出される。
【００３７】
このため、このカートリッジ９においては、カートリッジケース２５内に入り込んだ気泡の圧縮と膨張によってアスコルビン酸溶液が必要外に外部に押し出されるといった不具合は生じない。したがって、このカートリッジ９の場合、従来のカートリッジに比較して使用寿命が確実に伸びる。
【００３８】
また、シャワーの使用時に、不注意等によってシャワーヘッド１０を高所からフロア上に落下させることがあり、このような場合には、薬剤充填室３１内の溶液やシャワーヘッド１０内の残留供給水の荷重が疎水性通気膜２８ａ，２８ｂ方向に急激に作用する。しかし、このカートリッジ９においては、各疎水性通気膜２８ａ，２８ｂの空気室２９側の面に第１の不織布膜４０が配置されているため、その落下荷重のほとんどが第１の不織布膜４０によって支持される。このため、両疎水性通気膜２８ａ，２８ｂは水分の落下荷重によって損傷や劣化を招くことがない。
【００３９】
一方、カートリッジ９をシャワーに装填して長期間使用すると、薬剤充填室３１内の薬剤が溶解と再結晶を繰り返して大きな結晶の塊になることがあり、このときシャワーヘッド１０を上下に激しく動かしたり反転させたりすると、その結晶の塊が下方の疎水性通気膜２８ｂ方向にぶつかることがある。しかし、このカートリッジ９においては、疎水性通気膜２８ｂの下面側が第２の不織布膜４１によって覆われているため、結晶の塊が直接疎水性通気膜２８ｂに接触することがなく、このため疎水性通気膜２８ｂが結晶の塊によって傷つけられたり、劣化することもない。
【００４０】
尚、この発明の実施例は以上で説明したものに限るものではなく、例えば、下方の疎水性通気膜２８ｂの薬剤充填室３１側に配置される保護膜は、不織布膜４１に限らずポリエステル等から成るメッシュ状部材等であっても良い。この保護膜は、結晶の塊による疎水性通気膜２８ｂの破損、劣化、及び、損傷を防止するためのものであるため、特に材質にこだわる必要はないが、第１の不織布膜４０と共に疎水性通気膜２８ｂを挟み込んでカートリッジケース２５に溶着することを考慮すれば、融点温度が第１の不織布膜４０に近いものが望ましい。
【００４１】
また、以上の実施例においては、カートリッジ９に充填する薬剤として脱塩素機能を持つアスコルビン酸を用いたが、勿論、脱塩素剤以外の芳香剤，殺菌剤，漢方薬，乳液，ＰＨ調整剤等の薬剤をカートリッジ９に充填することも可能である。さらにまた、カートリッジ９はシャワーヘッドに組み込むだけでなく、配管途中や専用水栓等に組み込むことも可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明は、カートリッジケース内のこのエア排出口の近傍に上下二つの疎水性通気膜を離間させて配置するとともに、これらの上下二つの疎水性通気膜には、第１の保護膜を空気室側の面に、小孔を有する第２の保護膜を空気室と反対側の面にそれぞれ付設し、第１の保護膜、疎水性通気膜、第２の保護膜を三層にしてカートリッジケースに溶着したものである。したがって、疎水性通気膜に作用する液体による衝撃荷重を主に第１の保護膜によって受け止めて疎水性通気膜にかかる負担を小さくすることができると共に、薬剤充填室内の結晶の塊による疎水性通気膜の損傷を第２の保護膜によって確実に防止することができる。加えて、エアの排出を許容しつつ、かつ液体の流通を確実に阻止することができると共に、落下時等の液体による衝撃荷重を保護膜でもって確実に受け止め、疎水性通気膜の劣化、損傷、及び、破損を確実に防止し、それによって安定した性能を長期に亙って維持することができる。
【００４４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、保護膜をエアの流通を許容する不織布としたため、カートリッジケースに対して容易に溶着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すカートリッジの断面図。
【図２】同実施例を示すシャワー全体の断面図。
【図３】同実施例を示すシャワー部品の斜視図。
【図４】従来の技術を示すシャワーの模式断面図。
【図５】同技術を示すカートリッジの断面図。
【図６】先の出願を示すカートリッジの断面図。
【符号の説明】
９…カートリッジ
１８…薬剤導出口
２５…カートリッジケース
２６…滲出膜
２７…エア排出口
２８ａ，２８ｂ…疎水性通気膜
２９…空気室
３１…薬剤充填室
４０…第１の不織布膜
４１…第２の不織布膜（保護膜）
４２…小孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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