(57)【要約】  吸入器１０、特に電子たばこ製品用の液体タンクが、前記液体タンク１８からヒーター６０に供給された液体５０を気化するために液体透過性に接続可能である流出端部５３を有する。前記液体タンク１８が、少なくとも１つの空気流入端部５２と少なくとも１つの通路５１とを有し、当該通路５１は、前記空気流入端部５２から前記液体タンク１８を通じて前記流出端部５３まで延在し、前記通路５１は、前記液体タンク１８内に貯蔵された前記液体５０を毛細管作用によって前記通路５１を通じて前記流出端部５３まで送るように適合されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入器（１０）、特に電子たばこ製品用の液体タンクであって、当該液体タンクは、前記液体タンク（１８）からヒーター（６０）に供給された液体（５０）を気化するために液体透過性に接続可能である流出端部（５３）を有する当該液体タンクにおいて、
前記液体タンク（１８）が、少なくとも１つの空気流入端部（５２）と少なくとも１つの通路（５１）とを有し、当該通路（５１）は、前記空気流入端部（５２）から前記液体タンク（１８）を通じて前記流出端部（５３）まで延在し、
前記通路（５１）は、前記液体タンク（１８）内に貯蔵された前記液体（５０）を毛細管作用によって前記通路（５１）を通じて前記流出端部（５３）まで送るように適合されていることを特徴とする液体タンク。
【請求項２】
前記液体タンク（１８）は、前記少なくとも１つの通路（５１）に沿って配置された少なくとも１つの測定電極（５５，５６）を有する、特に静電容量式及び／又は抵抗式の液面レベルセンサ（５４）を備えることを特徴と請求項１に記載の液体タンク。
【請求項３】
前記測定電極（５５，５６）は、前記液体タンク（１８）の導電性の部品から形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液体タンク。
【請求項４】
半透過性の密封部材及び／又はフィルター層（５７）が、前記少なくとも１つの空気流入端部（５２）に配置されていて、
前記半透過性の密封部材及び／又はフィルター層（５７）は、空気透過性であり且つ液体非透過性であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項５】
前記液体タンク（１８）は、複数の通路（５１）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項６】
前記少なくとも１つの通路（５１）は、前記液体タンク（１８）の、それぞれ少なくとも１つの通路壁（７０，７５）を有する少なくとも２つのハウジング部（５８，５９）間に形成されていて、
複数の前記通路壁（７０，７５）は、当該複数のハウジング部（５８，５９）が組み立てられている状態で櫛状に互いに係入することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項７】
前記複数のハウジング部（５８，５９）は、導電性の材料から成るか又は導電性の材料で被覆されていることを特徴とする請求項６に記載の液体タンク。
【請求項８】
前記少なくとも１つの通路（５１）は、異なる親水性及び／又は疎水性の複数の領域を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項９】
前記少なくとも１つの通路（５１）は、前記空気流入端部（５２）で前記流出端部（５３）での親水性よりも低い親水性を有することを特徴とする請求項８に記載の液体タンク。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの通路（５１）は、前記空気流入端部（５２）で疎水性であることを特徴とする請求項８又は９に記載の液体タンク。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの通路（５１）は、前記流出端部（５３）で親水性であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液体タンク（１８）と、電気式に動作可能なヒーター（６０）を有する気化器ユニット（２０）とを備える消耗ユニット（１７）において、
前記ヒーター（６０）が、加熱電圧を印加することによって前記液体タンク（１８）から前記ヒーター（６０）に供給された液体（５０）を気化するように適合されている当該消耗ユニット。
【請求項１３】
芯組織（１９）が、前記ヒーター（６０）と前記液体タンク（１８）との間に配置されていて、
前記芯組織（１９）は、前記液体タンク（１８）の少なくとも１つの流出端部（５３）から液体（５０）を吸収し、毛細管作用によって前記ヒーター（６０）に送るように適合されていることを特徴とする請求項１２に記載の消耗ユニット。
【請求項１４】
前記芯組織（１９）は、当該１つの流出端部（５３）又は当該複数の流出端部（５３）の全てを覆うことを特徴とする請求項１３に記載の消耗ユニット。
【請求項１５】
少なくとも１つの特に静電容量式及び／又は抵抗式のセンサ（６５）が、液体を検出するために前記ヒーター（６０）に配置されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の消耗ユニット。
【請求項１６】
少なくとも１つの特に抵抗式の温度センサ（６６）が、前記ヒーター（６０）及び／又は前記ヒーター（６０）を通り過ぎて流れる空気（３４）の温度を測定するために前記ヒーター（６０）に配置されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の消耗ユニット。
【請求項１７】
前記温度センサ（６６）は、蛇行していることを特徴とする請求項１６に記載の消耗ユニット。
【請求項１８】
前記温度センサ（６６）は、前記ヒーター（６０）から形成されていることを特徴とする請求項１６に記載の消耗ユニット。
【請求項１９】
複数の前記センサ（６５，６６）のうちの少なくとも１つのセンサが、ストリップ導体として前記ヒーター（６０）用のキャリア（２３）上に形成されていることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の消耗ユニット。
【請求項２０】
複数の前記センサ（６５，６６）のうちの少なくとも１つのセンサは、前記キャリア（２３）の前記ヒーター（６０）と同じ側（３３）に配置されていることを特徴とする請求項１９に記載の消耗ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体タンクからヒーターに供給された液体を気化するために液体透過性に接続可能である流出端部を有する吸入器用の液体タンク、特に電子たばこ製品用の液体タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、様々な電子たばこ製品が公知である。当該電子たばこ製品の場合、液体タンクが、貯蔵部又はタンクとして構成されているか、又は、液体が、例えばアセテートから成る海綿部材中に貯蔵されている。双方の場合、当該貯蔵部は、少なくとも芯及び外部に向かって開いている空気通路内に配置されているヒーターを介して外部に通じていて、当該外部と圧力平衡にある。
【０００３】
上記の両バリエーションには、漏洩の欠点がある。一方では、大気圧の激しい変化時に、例えば飛行機内で、液体が漏れ出すおそれがある。他方では、気化器が機能しない場合に、例えば、電子たばこ製品の電源が空充電のときに、喫煙者が、吸引とこれによって発生する負圧とによって液体タンクから液体を直接に吸入するおそれがある。このことは、不快であり、口の領域内の炎症を引き起こす。
【０００４】
さらに、従来の技術では、気化器ユニットの乾燥が、部分的に又は完全に進行し、気化器の表面の湿潤が不十分になる。双方の場合、冷却が、気化すべき液体によって不十分であるので、温度が、２５０℃よりも高くなる。その結果、有害物質が、液体成分、特にグリセリン及びプロピレングリコールの分解及びラジカル反応によって発生する。発生するエアロゾルの品質が、液体の制御されない又は放置された供給及び気化によって不本意に且つ制御されずに劣化される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、喫煙中の液体タンクの方向に左右されずに、漏洩しないで且つより確実な貯蔵と、液体の確実な移送と、重力に依存しない液面レベルの測定とを可能にする液体タンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。
【０００７】
本発明の基本概念によれば、当該液体タンクが、少なくとも１つの空気流入端部と少なくとも１つの通路とを有し、当該通路は、当該空気流入端部から当該液体タンクを通じて当該流出端部まで延在し、この場合、当該通路は、当該液体タンク内に貯蔵された当該液体を毛細管作用によって当該通路を通じて当該流出端部まで送るように適合されていることが提唱される。したがって特に微少流体用の液体タンクが提唱される。液体が、当該液体タンクから当該貯蔵部の全容積を通過して均一に、且つ重力に依存しない速度で、特に方向に依存しない速度で、能動的に又は受動的にヒーターに制御可能に供給可能である。通路が、当該液体タンクにわたって延在し、液体を貯蔵し移送するために使用される。当該液体が、毛細管作用に基づいて及び／又はラプラス圧を適切に利用して、当該貯蔵部又は通路を通じて移送される。液体を当該ヒーターに供給するため、当該液体が、当該流出端部で蒸発するときに、毛細管力が発生し、残りの液体が、圧力低下に追従し、圧力平衡のための空気が、当該空気流入端部に流入する。
【０００８】
こうして、本発明は、液体タンクの重力に依存しない液面レベルの監視を可能にする。一般に、重力は、本発明の液体タンク内の液体に作用する毛細管力よりも遥かに小さい。したがって、当該液体タンク内に存在する液体は、重力に依存しないで、特に方向に依存しないで保持されている。このことは、確実な液面レベルの監視を可能にする。
【０００９】
さらに、一般に、喫煙者が吸入器での一回の吸引によって発生し得る吸引力は、液体を移送するために使用される毛細管力よりも遥かに小さく、したがって、流動性の液体が気化されることなしに、喫煙者が、当該流動性の液体を気化器ユニットから吸引することが阻止され得る。
【００１０】
好ましくは、当該液体タンクは、当該少なくとも１つの通路に沿って配置された少なくとも１つの測定電極を有する、特に静電容量式及び／又は抵抗式の液面レベルセンサを備える。当該少なくとも１つの通路に沿った静電容量式の液面レベルセンサが、当該液体タンク及び／又は当該少なくとも１つの通路内の液体の液面レベルの正確で且つ確実な測定を可能にする。この場合、当該液体タンク内に存在する液体は、当該液面レベルの静電容量式の測定の誘電物質として使用される。静電容量が、当該誘電物質によって規定されていて、したがって当該液体タンク内の液体の液面レベルに依存しないで一義的に規定されている。
【００１１】
好適な実施の形態では、当該測定電極は、当該液体タンクの導電性の部品から形成されている。非常に低コストで且つスペースを節約する実施の形態が、当該電極を当該液体タンク内に組み込む。少なくとも１つの通路が、複数の通路壁によって仕切られていて、これらの通路壁は、当該電極を有し及び／又は形成する。当該少なくとも１つの測定電極は、例えばストリップ状でもよく、又は少なくとも１つの測定点によって付与されてもよい。例えば、これらの通路壁が、導電性の材料から成るか又は導電性に被覆されていることによって、好ましくは、これらの通路壁は導電性であり、当該測定電極を形成する。これらの通路壁は、部分的に、少なくとも流出側の１つ又は複数の測定点及び／又は測定ストリップで液面レベルの静電容量式の測定を可能にする。
【００１２】
好ましくは、半透過性の密封部材及び／又はフィルター層が、当該少なくとも１つの空気流入端部に配置されている。この場合、当該半透過性の密封部材及び／又はフィルター層は、空気透過性であり且つ液体非透過性である。当該空気流入端部を通じた液体の透過が阻止されているか又は妨げられていることによって、当該半透過性の密封部材及び／又はフィルター層は、液体タンクの漏洩を阻止する。液体の連続する移送を保証し、負圧の発生を防止するため、当該半透過性の密封部材及び／又はフィルター層の空気透過性は、流出端部での液体の流出時に必要である圧力平衡を可能にする。
【００１３】
十分に大きい容積を、液体を貯蔵するために提供するため、及び、液体の毛細管現象による移送を促進するため、当該液体タンクが、複数の通路を有することが有益である。当該液体タンクの容積は、１つの通路の容積又は複数の通路の容積によって付与されている。毛細管力は、この通路の横断面又はこれらの通路の横断面から発生し得る。それ故に、当該液体タンク内の複数の通路は、同時に液体の確実な移送と共に十分に大きい総容積を有する液体タンクを提供するために使用され得る。これらの通路は、複数の孔又は複数の細孔としてアレイ状に配置されてもよく、及び／又は円筒同軸に互いに係入して又は部分的に互いに係入して形成されてもよい。
【００１４】
可能な限り低コストで、簡単で且つ効率的な組み立てを保証するため、及び、当該組み立て時に設定可能な毛細管力を呈する液体タンクの所定の容積を達成するため、好ましくは、当該少なくとも１つの通路は、当該液体タンクの、それぞれ少なくとも１つの通路壁を有する少なくとも２つのハウジング部間に形成されている。この場合、複数の当該通路壁は、複数のハウジング部が組み立てられている状態で櫛状に互いに係入する。液体用の容積、すなわち少なくとも１つの通路が、複数の通路壁間に形成されるように、櫛状に互いに係入するこれらの通路壁は互いに係入する。これらのハウジング部の幾何構造と、組み立てられた状態にあるこれらのハウジング部の間隔とが、当該少なくとも１つの通路の容積及び横断面と、したがって当該通路内で作用する毛細管力とを決定する。この実施の形態では、当該液体タンクの液面レベルの簡単で、確実で且つ包括的な静電容量式及び／又は抵抗式の測定を可能にするため、それぞれ１つのハウジング部が、１つの電極を有し及び／又は形成する。
【００１５】
好適な実施の形態では、液体の状態を監視する複数の電極を可能な限り効率的に且つ簡単に組み込むため、当該複数のハウジング部は、導電性の材料から成るか又は導電性の材料で被覆されている。導電性であり得るようにするため、これらのハウジング部は、例えば、合成樹脂から製造され、次いで少なくとも部分的に被覆され及び／又は蒸着されてもよい。
【００１６】
好適な実施の形態では、通路を通じた液体の移送を制御するため、当該少なくとも１つの通路は、異なる親水性及び／又は疎水性の複数の領域を有する。すなわち、当該１つの通路を形成する複数の通路壁が、異なる親水性及び／又は疎水性の複数の領域を有する。当該液体は、水性の成分を含み、異なる親水性及び／又は疎水性の複数の領域によって適切に制御され得る。
【００１７】
空気流入端部での液体の流出を阻止するため、流入端部での液体の流出を支援するため、特に、当該少なくとも１つの通路は、当該空気流入端部で当該流出端部での親水性よりも低い親水性を有する。すなわち、流出開口部の方向への水分を含む液体の移送を促進するため、貯蔵部又は少なくとも１つの通路の壁は、当該ヒーター側の流出開口部よりも疎水性である。
【００１８】
空気流入端部での水分を含む液体の望まない流出を阻止及び／又は防止するため、好ましくは、当該少なくとも１つの通路は、当該空気流入端部で疎水性である。当該疎水性の空気流入端部は、液体タンクの密封作用及び非漏洩性を促進する。
【００１９】
水分を含む液体の流出端部での流出及び／又は流入端部への移送を促進するため、当該少なくとも１つの通路は、当該流出端部で親水性であることが有益である。当該液体は、毛細管力によって、すなわち受動的に、及び／又は例えばポンプ及び／又はバルブによって、すなわち能動的に当該流出端部で流出され得る。
【００２０】
本発明の観点は、液体タンクと、電気式に動作可能なヒーターを有する気化器ユニットとを備える消耗ユニットに関する。この場合、当該ヒーターが、加熱電圧を印加することによって当該液体タンクから当該ヒーターに供給された液体を気化するように適合されている。
【００２１】
好ましくは、芯組織が、当該ヒーターと当該液体タンクとの間に配置されている。この場合、当該芯組織は、当該液体タンクの少なくとも１つの流出端部から液体を吸収し、毛細管作用によって当該ヒーターに送るように適合されている。当該芯は、当該少なくとも１つの流入端部で液体を受動的に流出させ、液体の移送を引き起こす負のラプラス圧を発生させるために使用される。
【００２２】
液体タンクから芯を通じたヒーターへの液体の均一な移送を促進するため、特に、当該芯組織は、当該１つの流出端部又は当該複数の流出端部の全部を覆う。
【００２３】
ヒーターの動作状態を特徴づけるため、及び／又は、気化すべき液体の存在及び／又は量を確認するため、特に、少なくとも１つの特に静電容量式及び／又は抵抗式のセンサが、液体を検出するために当該ヒーターに配置されている。当該ヒーターのすぐ近くにある、好ましくは扁平に形成されたヒーターの真下の、さらに好ましくは当該ヒーターに供給され、好ましくは当該液体を当該ヒーターに供給する毛細管状の芯組織内の当該液体に直接に接触する、例えば金属センサによって、当該液体が、当該ヒーターで検出され得る。
【００２４】
ヒーターのすく近くの周辺の動作状態を特徴づけるため、及び／又は、ヒーター又は気化すべき液体の過熱及び／又は過冷却を検出するため、好ましくは、少なくとも１つの特に抵抗式の温度センサが、当該ヒーター及び／又は当該ヒーターを通り過ぎて流れる空気の温度を測定するために当該ヒーターに配置されている。当該追加の温度素子は、当該ヒーターを通り過ぎて流れる大気の冷却機能を検査し、したがって空気の温度を直接に測定するために使用される。当該空気の温度は、エアロゾルの凝縮挙動に影響する。したがって、当該空気の温度の知識は、気化器ユニットで設定されたパラメータを考慮した起こり得る滴サイズの予測を可能にするか、又は滴サイズに影響する当該パラメータの適合を可能にする。
【００２５】
当該温度センサのコンパクトな構成を可能にするため、当該温度センサは、蛇行状に形成されている。当該温度センサは、当該ヒーターから形成されていることも可能である。
【００２６】
効率的な構造と、目的に適合した測定とを可能にするため、好ましくは、複数の当該センサのうちの少なくとも１つのセンサが、ストリップ導体としてキャリア上に形成されていて、さらに好ましくは当該キャリアの当該ヒーターと同じ側に配置されている。
【００２７】
以下に、本発明を好適な実施の形態に基づいて添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】電子たばこ製品の概略図である。
【図２】本発明の液体タンクを有する気化器ユニットの概略投影横断面図である。
【図３】液体タンクの実施の形態の概略図である。
【図４】液体タンクの実施の形態の概略図である。
【図５】液体タンクの別の実施の形態の概略図である。
【図６】液体タンクの別の実施の形態の概略図である。
【図７】液体を検出するためのセンサと温度センサとを有するキャリア上のヒーターを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
吸入器１０、ここでは電子たばこ製品は、空気通路３０が少なくとも１つの空気流入口３１とたばこ製品１０のマウスエンド３２にある空気流出口２４との間に設けられているハウジング１１を有する。この場合、たばこ製品１０のマウスエンド３２は、喫煙者が喫煙の目的で吸引し、これによりたばこ製品１０が負圧にされ、気流３４が空気通路３０内で発生する端部を意味する。
【００３０】
たばこ製品１０は、好ましくは基幹部１６と消耗ユニット１７とから成る。この消耗ユニット１７は、気化器ユニット２０と液体タンク１８とを有し、特に交換可能なカートリッジとして構成されている。流入口３１を通じて吸引された空気が、空気通路３０内で少なくとも１つの気化器ユニット２０に向けて又は当該気化器ユニット２０に沿って送られる。気化器ユニット２０は、少なくとも１つの液体５０が貯蔵されている少なくとも１つの液体タンク１８に接続されているか又は接続可能である。気化器ユニット２０は、この気化器ユニット２０の液体タンク１８から供給される液体５０を気化させ、当該気化した液体をエアロゾル／蒸気として流出面６４で気流３４中に混入する。液体タンク１８の有益な容積は、０．１ｍｌ〜５ｍｌ、特に０．５ｍｌ〜３ｍｌ、さらに特に０．７ｍｌ〜２ｍｌの範囲内にあるか又は１．５ｍｌである。
【００３１】
さらに、電子たばこ１０は、蓄電部１４と電子制御機構部１５とを有する。一般に、蓄電部１４は、基幹部１６内に配置されていて、特に、使い捨ての電気化学電池又は再使用可能な電気化学電池、例えばリチウムイオン電池でもよい。電子制御機構部１５は、デジタルデータ処理装置、特にマイクロプロセッサ及び／又はマイクロコントローラを（図１に示されたような）基幹部１６及び／又は消耗ユニット１７内に有する。
【００３２】
好ましくはセンサ、例えば圧力スイッチ又は流れスイッチが、ハウジング１１内に配置されている。この場合、制御機構部１５は、当該センサから出力されるセンサ信号に基づいて、喫煙者が喫煙するためにたばこ製品１０のマウスエンド３２で吸引することを確認できる。この場合、液体タンク１８からの液体５０をエアロゾル／蒸気として気流３４中に混入するため、制御機構部１５は、気化器ユニット２０を制御する。
【００３３】
液体タンク１８内に貯蔵された配量すべき液体５０は、例えば、１，２−プロピレングリコール、グリセリン、水、少なくとも１つのアロマ（フレーバー）及び／又は少なくとも１つの作用物質、特にニコチンから成る混合物である。
【００３４】
消耗ユニット又はカートリッジ１７は、当該消耗ユニット又はカートリッジ１７に関する情報又はパラメータを記憶するために、好ましくは不揮発性のデータメモリを有する。当該データメモリは、電子制御機構部１５の一部でもよい。当該データメモリ内には、好ましくは、液体タンク１８内に貯蔵された液体の組成に関する情報、プロセスプロファイル、特に出力制御／温度制御に関する情報、状態監視又はシステム検査、例えば漏れ試験に関するデータ、コピープロテクション及び改竄保護に関するデータ、消耗ユニット又はカートリッジ１７を一義的に識別するためのＩＤ（識別情報）、シリアルナンバー、製造年月日及び／又は使用期限、及び／又は、吸引回数（喫煙者による喫煙の回数）若しくは使用期間が記憶されている。当該データメモリは、好ましくは、接触子及び／又は導線を介して制御機構部１５に接続されているか又は接続可能である。
【００３５】
本発明の好適な実施の形態が、図２に示されている。気化器ユニット２０は、ブロック状の、好ましくは一体構造の、導電材料、好ましくはシリコン、ドープされたセラミック、金属セラミック、フィルタセラミック、半導体、特にゲルマニウム、グラファイト、半金属及び／又は金属から成るヒーター６０を有する。ヒーター６０の全体が、導電材料から成る必要はない。例えば、ヒーター６０の表面が、導電性に、例えば金属で被覆されていることで十分である。この場合、全ての表面が被覆される必要はなく、例えば、導電路が、非導電性の基体上に設けられてもよい。
【００３６】
ヒーター６０は、液体を導くようにこのヒーター６０の流入面６１を流出面６４に接続する複数の微細流路６２を有する。流入面６１は、液体を導くように芯組織１９を介して液体タンク１８に接続されている。芯組織１９は、毛細管力によって液体を液体タンク１８からヒーター６０に受動的に送る役割をする。ヒーター６０から芯組織１９及び／又は液体タンク１８内への気泡を含む液体の望ましくない逆流を回避するため、ヒーター６０に対する接触領域６１内の芯組織１９は、液体を均一に分散させ、断熱効果を奏させ、この芯組織１９の比較的小さい複数の孔及び／又は薄い毛細管によって或る種の逆止弁を構成する役割をする。
【００３７】
微細流路６２の平均直径は、特に５μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは３０μｍ〜１５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは５０μｍ〜１００μｍの範囲内にある。これらの寸法に起因して、毛細管作用が有益に発生する。その結果、微細流路６２が、液体で充填されるまで、流入面６１から微細流路６２内に浸入する液体が、微細流路６２を通じて上に向かって上昇する。ヒーター６０の多孔率と呼ばれ得るヒーター６０に対する微細流路６２の体積比は、例えば、１０％〜５０％の範囲内にあり、好ましくは１５％〜４０％の範囲内にあり、さらに好ましくは２０％〜３０％の範囲内にあり、例えば２５％である。
【００３８】
微細流路６２を有するヒーター６０の面の流路長さは、例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にある。微細流路６２を有するヒーター６０の面の寸法は、例えば、０．９５ｍｍ×１．７５ｍｍ、又は１．９ｍｍ×１．７５ｍｍ又は１．９ｍｍ×０．７５ｍｍであり得る。ヒーター６０の辺の長さは、例えば０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあり、好ましくは０．７５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあり得る。ヒーター６０の面積（チップサイズ）は、例えば１ｍｍ×３ｍｍ又は２ｍｍ×３ｍｍであり得る。
【００３９】
ヒーター６０の幅ｂ（図２参照）は、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあり、例えば３ｍｍである。ヒーター６０の高さｈ（図２参照）は、好ましくは０．０５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは０．１ｍｍ〜０．７５ｍｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内にあり、例えば０．３ｍｍである。
【００４０】
微細流路６２の数は、好ましくは４〜１０００の範囲内にある。こうして、微細流路６２内への熱入力が最適化され得て、保証された高い気化出力と十分に大きい蒸気流出面とが実現され得る。
【００４１】
複数の微細流路６２が、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形のアレイを成して配置されている。当該アレイは、ｓ個の列とｚ個の行とを有するマトリクスとして構成され得る。この場合、ｓは、好ましくは２〜５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３〜３０の範囲内にあり、及び／又は、ｚは、好ましくは２〜５０の範囲内にあり、さらに好ましくは３〜３０の範囲内にある。こうして、保証された高い気化出力を有する効率的に且つ簡単に製造可能な複数の微細流路６２の配置が実現され得る。
【００４２】
これらの微細流路６２の横断面は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形又はその他の別の形でもよく、及び／又は長手方向に部分的に変化してもよく、特に大きくしてもよく、小さくしてもよく又は一定のままでもよい。
【００４３】
１つ又はそれぞれの微細流路６２の長さは、好ましくは１００μｍ〜１０００μｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１５０μｍ〜７５０μｍの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは１８０μｍ〜５００μｍの範囲内にあり、例えば３００μｍである。こうして、最適な液体吸収及び配分（Ｐｏｒｔｉｏｎｓｂｉｌｄｕｎｇ）が、ヒーター６０から微細流路６２内への十分に良好な熱入力で実現され得る。
【００４４】
２つの微細流路６２の間隔は、特に１つの微細流路６２の細径の１．３倍である。この場合、当該間隔は、２つの微細流路６２の中心軸線同士の間隔である。当該間隔は、１つの微細流路６２の細径の好ましくは１．５〜５倍でもよく、さらに好ましくは２〜４倍でもよい。こうして、当該複数の微細流路内への最適な熱入力と、当該複数の微細流路の十分に安定な配置及び壁厚とが保証され得る。
【００４５】
気化器ユニット２０は、特に制御機構部１５によって制御可能な加熱電圧源７１を有する。当該加熱電圧源７１は、ヒーター６０の対向する両面の複数の電極７２を介してこのヒーター６０に接続されている。その結果、加熱電圧源７１から発生した電圧Ｕｈが、電流をヒーター６０に通電させる。導電性のヒーター６０のオーミック抵抗に起因して、当該通電は、ヒーター６０を加熱し、それ故に複数の微細流路６２内に含まれている液体を気化させる。したがって、ヒーター６０は、気化器として作用する。こうして発生した蒸気／エアロゾルが、これらの微細流路６２から流出面６４に向かって放出し、気流３４が混入される（図１参照）。喫煙者の吸引によって引き起こされた空気通路３０を通じた気流３４の確認時に、制御機構部１５が、加熱電圧源７１をより正確に制御する。この場合、自動的な加熱によって、これらの微細流路６２内に存在する液体が、蒸気／エアロゾルとしてこれらの微細流路６２から放出される。
【００４６】
この場合、喫煙者が、ステップごとの気化を実行しないにもかかわらず、ほぼ均一で、心地よい風味で、繰り返し可能に正確なエアロゾルの生成が保証され得るように、複数の種類の液体の個々の成分の温度及び／又は気化が異なる場合に、当該個々の気化ステップの期間が、短く保持され得て、及び／又は制御周波数によって周期的に実行され得る。特に、好ましくは、最初に、当該液体の容易に沸騰する成分が、第１気化間隔内に第１温度Ａで気化され、引き続き当該液体のより高い温度で沸騰する成分が、第２気化間隔内に温度Ａを超える第２温度Ｂで気化される。
【００４７】
特に、使用される液体混合物に適合された電圧曲線Ｕｈ（ｔ）が、吸入器１０のデータメモリ内に記憶されている。当該記憶は、電圧曲線Ｕｈ（ｔ）を使用される液体に適合されるように予め設定することを可能にする。その結果、ヒーター６０の加熱温度と、毛細管状の微細流路６２の温度とが、それぞれの液体の既知の気化特性にしたがって気化工程にわたって時間制御され得る。これにより、最適な気化結果が入手可能である。気化温度は、特に１００℃〜４００℃、さらに好ましくは１５０℃〜３５０℃、いっそうさらに好ましくは１９０℃〜２９０℃の範囲内にある。
【００４８】
多孔性で及び／又は毛細管状で液体透過性の芯組織１９が、ヒーター６０の流入面６１に配置されている。図２で分かるように、芯組織１９は、ヒーター６０の流入面６１に平面状に接触し、流入面側で全ての微細流路６２を覆う。当該芯組織は、ヒーター６０に対向する面で液体タンク１８に液体透過性に接合されている。図１及び２に示された芯組織１９に対する液体タンク１８の直接の接合は、一例に過ぎない。特に、１つの液体インターフェース及び／又は複数の液体管路が、液体タンク１８と芯組織１９との間に設けられてもよい。それ故に、液体タンク１８は、芯組織１９から離間して配置されてもよい。液体タンク１８の寸法が、芯組織１９よりも大きくできる。芯組織１９は、例えば、液体タンク１８のハウジングの開口部内に嵌入されてもよい。複数の気化器ユニット２０が、１つの液体タンク１８に割り当てられてもよい。
【００４９】
微細流路６２の無流通と、このことから発生する問題とを阻止するため、芯組織１９は、多孔性及び／又は毛細管状の材料から成る。当該材料は、ヒーター６０から気化する液体を、毛細管作用によって液体タンク１８からヒーター６０に十分な量で受動的に送ることができる。
【００５０】
芯組織１９に通流する液体の望ましくない加熱を回避するため、芯組織１９は、好ましくは絶縁性材料から成る。芯組織１９が、芯組織１９が、伝導性材料から成る場合（このことは排除されない）、好ましくは、電気絶縁性材料及び／又は熱絶縁性材料から成る絶縁層を貫通して延在し、複数の微細流路６２に対応する複数の貫通開口部を有する当該絶縁層、例えばガラス、セラミック又は合成樹脂が、芯組織１９とヒーター６０との間に設けられている。
【００５１】
芯組織１９は、好ましくは、材料である綿、セルロース、アセテート、ガラス繊維織物、ガラス繊維セラミック、焼結セラミック、セラミックペーパー、アルミノシリケートペーパー、発泡金属、海綿状金属、適切な移送速度を呈するその他の耐熱性の材料、多孔性の材料及び／又は毛細管状の材料のうちの１つ又は複数の材料、又は当該の材料のうちの２つ若しくは３つの材料から成る複合構造から構成される。実際の好適な実施の形態では、芯組織１９は、少なくとも１つのセラミックペーパー及び／又は多孔性セラミックを含み得る。芯組織１９の体積は、好ましくは１ｍｍ３〜１０ｍｍ３の範囲内にあり、さらに好ましくは２ｍｍ３〜８ｍｍ３の範囲内にあり、さらにいっそう好ましくは３ｍｍ３〜７ｍｍ３の範囲内にあり、例えば５ｍｍ３である。
【００５２】
芯組織１９は、一般に１つの部材又は複数の部材から構成され得る。
【００５３】
ヒーター６０は、好ましくは、薄膜技術によってウェハの一部から製造され得る。当該ヒーター６０は、好ましくは１０００μｍ以下、さらに好ましくは７５０μｍ以下、さらにいっそう好ましくは５００μｍ以下の層厚を有する。ヒーター６０の表面は、好ましくは親水性でもよい。ヒーター６０の流出面６４は、好ましくは微細構造化されてもよく、又は細溝を有してもよい。
【００５４】
液体量が、喫煙者の吸引ごとに好ましくは１μｌ〜２０μｌ、さらに好ましくは２μｌ〜１０μｌ、さらにいっそう好ましくは３μｌ〜５μｌの範囲内で、一般的に４μｌで添加されるように、気化器ユニット２０が設定されている。特に、気化器ユニット２０は、吸引ごとの液体量／蒸気量に関して調整可能であってもよい。
【００５５】
図３及び４は、長方形の横断面を有する液体タンク１８の実施の形態を異なる平面によって概略的に示す断面図である。液体タンク１８は、複数の流出端部５３と、複数の空気流入端部５２と、これらの流出端部５３とこれらの空気流入端部５２との間に延在する複数の通路５１とを有する。これらの通路５１は、複数の通路壁７０，７５によって互いに分離されていて、及び／又はこれらの通路壁７０，７５にわたって敷設又は形成される。これらの空気流入端部５２は、半透過性の密封部材及び／又はフィルター層５７を介して外部に通じている。半透過性の密封部材及び／又はフィルター層５７は、空気が空気流入端部５２を通じて通路５１、すなわち液体タンク１８内に流入することを可能にする。流出端部５３の数及び幾何構造が、それぞれの芯１９に適合されている。
【００５６】
液体タンク１８は、通路５１内に液体５０と、場合によっては、液体５０の消耗に起因して当該液体タンク内に浸入されている空気７３とを含む。特に、液体タンク１８は、製造業者によって製造された状態では液体５０だけを含み、空気７３を含まない。
【００５７】
図示されなかった実施の形態では、複数の通路５１が、複数の孔又は複数の細孔としてアレイ状に配置され得る。これらの通路５１は、円筒同軸に互いに係入して又は部分的に互いに係入して形成されてもよい。したがって、これらの通路壁７０，７５は、円形、正方形、四角形又は任意の別の横断面を成し得る。少なくとも１つの通路５１が、好ましくは、直線状に又は任意の形で「コイル状に」（図６参照）又は螺旋状に配置され得る。
【００５８】
図５及び６は、円形、特に環状の横断面を有する液体タンク１８の別の実施の形態を異なる平面によって概略的に示す断面図である。この実施の形態では、１つの流出端部５３が、液体タンク１８の環状の横断面の中心に配置されている。この実施の形態では、液体タンク１８は、当該環状の液体タンク１８の円周を囲むように形成されている１つの空気流入端部５２を有する。１つの通路５１が、流出端部５３と空気流入端部５２との間に延在する。この通路５１の幾何構造が、複数の通路壁７０，７５によって画定されている。この空気流入端部５２は、リング状の半透過性の密封部材及び／又はフィルター層５７を介して外部に通じている。当該半透過性の密封部材及び／又はフィルター層５７は、空気７３が空気流入端部５２を通じて通路５１、すなわち液体タンク１８内に流入することを可能にするが、液体５０が液体タンク１８から流出することを阻止する。
【００５９】
この実施の形態では、液体タンク１８は、２つのハウジング部５８，５９から成る。図５で見て取れるように、これらのハウジング部５８，５９は、櫛状に互いに係入し、それぞれのハウジング部５８，５９が、この図では上又は下に配置された基礎部と、当該基礎部に対して垂直に延在し、複数の通路壁７０，７５から形成された複数の歯部とを有する。その結果、これらのハウジング部５８，５９のこれらの歯部は、互いに反対方向に配置されていて、２つの櫛のように互いに係入している。
【００６０】
図６では、ハウジング部５８，５９が、櫛状に互いに係入する結果として、通路壁７０，７５が、これらのハウジング部５８，５９のうちの１つのハウジング部によって交互に形成されることが明らかである。通路壁７０の部分が、特にハウジング部５８から形成され、及び／又は、通路壁７５の部分が、特にハウジング部５９から形成される。したがって、通路５１は、円筒同軸に互いに組み合わされているか又は部分的に互いに係入するハウジング部５８，５９によって形成される。当該通路５１は、これらのハウジング部５８，５９間に形成される。液体５０と、場合によっては空気７３とが、当該通路５１内に貯蔵及び／又は移送される。
【００６１】
さらに、図５及び６に示された液体タンク１８の実施の形態は、液面レベルセンサ５４、特に静電容量式液面レベルセンサ５４を有する。少なくとも１つの測定電極５５，５６を有する当該液面レベルセンサ５４は、液体タンク１８の液面レベルを測定するように適合されている。この実施の形態では、液面レベルセンサ５４は、接触子５５を介してハウジング部５９に接続されていて、別の接触子５６を介してハウジング部５８に接続されている。それ故に、好ましくは、液面レベルセンサ５４は、電極として作用するハウジング部５８，５９間に接続されている。液面レベルセンサ５４の特に静電容量式及び／又は抵抗式の測定用の電極として使用するため、好ましくは、ハウジング部５８，５９は、導電性の材料から成る。ハウジング部５８，５９間の通路５１内に存在する液体５０、及び場合によっては当該通路５１内に存在する空気７３は、静電容量式の測定のために誘電物質を構成する。液体５０及び空気７３は、異なる誘電率を有する結果、液体タンク１８の液面レベルに存在して静電容量を変化させる。
【００６２】
液体５０が、ヒーター側の開口部、すなわち少なくとも１つの流出端部５３で能動的又は受動的に蒸発し得る。受動的な蒸発は、熱力学及び／又は流体力学的な過程だけに起因する、特に毛細管力及び／又はラプラス圧だけに起因する液体タンク１８からの液体の蒸発を意味する。能動的な蒸発は、液体タンク１８からの液体５０の、能動的な構成要素、特に電気機械式の構成要素によって支援されている蒸発を意味する。
【００６３】
当該蒸発は、気化器ユニット２０によって能動的に制御され得て、及び／又は、バルブやポンプのようなその他の構成要素が、液体５０を液体タンク１８から能動的に蒸発させるために適合され得る。負のラプラス圧が、液体５０を能動的及び／又は受動的に蒸発させることによって発生する。当該負のラプラス圧は、通路壁７０，７５の親水性の壁区間又は毛細管作用する芯１９又は任意の多孔性物質によって流出側で、すなわち流出端部５３の近くで発生し得る。
【００６４】
ヒーター６０に面しない端部、すなわち少なくとも１つの空気流入端部５２は、特に空気７３を液体タンク１８内に浸入させるが、液体５０を液体タンク１８から漏洩させない半透過性の密封部材５７を有する。当該半透過性の密封部材５７は、例えば、疎水性の海綿状部材又は多孔性のセラミックでもよい。
【００６５】
図７に示されているように、好ましくは、気化器ユニット２０は、ヒーター６０を保持するために特殊な板状キャリア２３を有する。当該キャリア２３は、適切な材料、例えばセラミック、ガラス及び／又は繊維強化プラスチック、例えばプリント基板材料を含む合成樹脂から成り得て、ヒーター６０の下の、図７では見て取れない１つの貫通開口部を有する。芯組織１９が、液体タンク１８の方向に下に向かってこの貫通開口部を貫通して延在する。
【００６６】
例えば長方形のキャリア２３の寸法は、好ましくは６ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは８ｍｍ〜１７ｍｍの範囲内にあり、さらにいっそう好ましくは１０ｍｍ〜１４ｍｍの範囲内にある。キャリア２３の厚さＤは、好ましくは０．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲内にあり、さらに好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあり、さらにいっそう好ましくは１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内にあり、例えば１．６ｍｍ又は２ｍｍでもよい。
【００６７】
ヒーター６０は、少なくとも２つの挟持要素３７によってキャリア２３上で挟持される。これらの挟持要素３７は、このヒーター６０の対向する側面でこのヒーター６０に接触する。それぞれの挟持要素３７が、好ましくは１つの挟持クランプ３８を有する。当該挟持クランプ３８は、互いに離間した２つの固定点３９でキャリア２３に弾性固定されていて、プレストレスを発生させる。ヒーター６０は、当該プレストレスによってキャリア２３上に固定挟持され、したがって確実に保持される。
【００６８】
特に好ましくは、挟持要素３７は同時に、ヒーター６０に接触し、このヒーター６０に加熱電流を供給するための電極として使用される。このため、挟持要素３７又は挟持クランプ３８は、好ましくは導電性の材料から成り、例えば、金属線、例えば黄銅線でもよい。挟持クランプ３８とヒーター６０との間の線接触に起因して、挟持要素３７とヒーター６０とが、弾性的な面接触によって理想的に熱分離されると同時に、挟持要素３７とヒーター６０とが、非常に良好に電気接続する。それ故に、ヒーター６０から挟持要素３７への熱放散が小さく、電極３８は、ヒーター６０よりも著しく冷たい。
【００６９】
電子制御機構部１５とヒーター６０の電力供給用のエネルギー源１４とに電気接続するため、挟持要素３７は、キャリア２３内の孔にわたって下に向かって接触し得て、消耗ユニット１７内に設けられているプリント基板（ＰＣＢ）に接続され得る。別の実施の形態では、キャリア２３が、プリント基板を形成してもよい。気化器ユニット２０自体が、プリント基板を有するのではなくて、挟持クランプ３８が、例えばフレキシブルな絶縁ケーブルを介して又は別の適切な方法で、例えば基幹部１６内に配置されたプリント基板に接続されていることも可能である。
【００７０】
図７は、液体を検出するためのセンサ６５と、同様にキャリア２３上に配置された温度センサ６６とを有する。センサ６５及びセンサ６６は、キャリア２３に配置されている。センサ６５及び／又はセンサ６６は、好ましくは、当該キャリアの、ヒーターの流出面６４と同じ側３３に配置されている。
【００７１】
この実施の形態では、センサ６５は、同一平面上の複数の電極を有する静電容量式の液体センサ６５である。すなわち、これらの電極は、キャリア２３の表面３３上に同一平面状に配置されている。ここでは、特に抵抗性の温度センサ６６が、蛇行状に形成されていて、キャリア２３上に直接に実装されている、例えば蒸着されているストリップ導体として形成されている。電極６５も、好ましくはストリップ導体としてキャリア２３の表面３３上に実装されている。当該キャリア２３は、特に好ましくはプリント基板（ＰＣＢ）である。
【００７２】
さらに、安全装置が、過熱保護部７４としてヒーター６０、液体５０及び／又は敏感な電子部品を保護するために設けられてもよい。過熱保護部７４は、例えばバイメタルストリップを含み得る。過熱保護部７４は、センサ及びアクチュエータを有し、ヒーター６０上の液体５０の存在を検出し、気化器ユニット２０内の温度を測定し、例えば加熱電圧源７１を含めたフィードバックループを有する適切な信頼性プロセスを制御する安全システムでもよい。
【００７３】
ヒーター６０に近い周辺を監視する安全機能が、説明されているセンサ６５，６６によって与えられている。例えば誤用又は誤操作による液体５０及び／又はヒーター６０の過熱の場合には、当該システムが停止され得るか、又は、冷却のための対抗手段が開始され得る。
【００７４】
静電容量式及び／又は抵抗式のセンサ６５が、ヒーター６０にある十分でない量の液体５０（これは、ヒーター６０の温度の望まない上昇を引き起こし得る）を検知すると、当該システムは、例えば安全モードに切り替えでき、減少した電力で加熱できるか又はヒーター６０を停止できる。
【００７５】
例えばシリコンヒーターの場合に可能であるように、例えば、ヒーター６０が、温度測定素子として適合されている場合、当該ヒーター６０に近い周辺の正確な温度監視が、追加の安全機能として組み込まれる。
【００７６】
さらに、エアロゾルの品質が、気化工程中にヒーター６０に供給される液体５０の量によって、すなわち液体質量流量によって制御され得る。当該エアロゾルの品質は、当該エアロゾルの再凝縮に影響する。したがって、当該液体質量流量とそれに基づく関係とに関する知識が、気化器ユニット２０で設定されたパラメータを考慮した起こり得る滴サイズの予測を可能にするか、又は滴サイズに影響する当該パラメータの適合を可能にする。当該液体質量流量は、好ましくは静電容量式及び／又は抵抗式のセンサ６５によって検出可能でもよい。
【００７７】
加熱電圧源７１によって生成されたヒーター６０の制御周波数は、好ましくは１Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲内にあり、好ましくは３０Ｈｚ〜３０ｋＨｚの範囲内にあり、いっそうさらに好ましくは１００Ｈｚ〜２５ｋＨｚの範囲内にある。
【００７８】
以下に、気化工程のシーケンスを説明する。
【００７９】
初期状態では、加熱工程用の電圧源７１は停止されている。
【００８０】
液体５０を気化させるため、ヒーター６０用の電圧源７１が起動される。この場合、ヒーター６０内と微細流路８２内との気化温度が、使用される液体混合物の個々の気化挙動に適合されているように、電圧Ｕｈが調整される。その結果、局所的な過熱の危険と、当該加熱による有害物質の発生とが阻止される。
【００８１】
微細流路６２の容積に相当するか又は当該容積に関連する液体量が気化した直後に、加熱電圧源７１が停止される。好ましくは、液体特性及び液体量が、正確に既知であるので、この時点は、非常に正確に制御され得る。それ故に、気化器ユニット２０のエネルギー消費が、公知の装置に比べて減少され得る。何故なら、必要な気化エネルギーが配量され得て、したがってより正確に生成され得るからである。
【００８２】
当該加熱工程の終了後に、微細流路８２が、ほぼ又は完全に空にされる。次いで、当該微細流路８２が、芯組織１９を通じた液体の供給によって再び充填されるまで、加熱電圧源７１が、停止されたままである。
【００８３】
液体５０が、液体タンク１８から流出端部５３を通じて、特に芯１９を通じてヒーター６０に向かって供給される。液体タンク１８が、液体５０をこの液体タンク１８から蒸発することによって空になり、当該蒸発した液体５０の体積に相当する空気７３の体積が、少なくとも１つの空気流入端部５２を通じて半透過性の密封部材及び／又はフィルター層５７を透過して通路５１内に吸入される。
【００８４】
当該微細流路６２が再び充填されると、次の加熱サイクルが、加熱電圧源７１を起動することによって開始され得る。
【００８５】
気化器ユニット２０は、特に微小電気機械システム技術に基づいて、特にシリコンから製造されていて、それ故に、好ましくは微小電気機械システムである。
【符号の説明】
【００８６】
１０    吸入器、たばこ製品、電子たばこ
１１    ハウジング
１４    蓄電部、エネルギー源
１５    電子制御機構部
１６    基幹部
１７    消耗ユニット、カートリッジ
１８    液体タンク
１９    芯組織、芯
２０    気化器ユニット
２３    板状キャリア、キャリア
２４    空気流出口
３０    空気通路
３１    空気流入口、流入口
３２    マウスエンド
３３    表面、ヒーターの流出面と同じ側
３４    気流
３７    挟持要素
３８    挟持クランプ、電極
３９    固定点
５０    液体
５１    通路
５２    空気流入端部
５３    流出端部
５４    液面レベルセンサ、静電容量式液面レベルセンサ
５５    測定電極、接触子
５６    測定電極、接触子
５７    半透過性の密封部材及び／又はフィルター層
５８    ハウジング部
５９    ハウジング部
６０    ヒーター
６１    流入面、接触領域
６２    微細流路
６４    流出面
６５    液体を検出するためのセンサ、静電容量式の液体センサ、静電容量式及び／又は抵抗式のセンサ
６６    温度センサ
７０    通路壁
７１    加熱電圧源
７２    電極
７３    空気
７４    過熱保護部
７５    通路壁
【図１】
2020536564.tif 000003
【図２】
2020536564.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020536564.tif 000008
【図７】
2020536564.tif 000009
【国際調査報告】
2020536564.tif 000010
2020536564.tif 000011
2020536564.tif 000012
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