CN103110186B - 一种二元复合空心烟草纤维纸质滤棒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟草滤棒技术领域，公开了一种二元复合空心烟草纤维纸质滤棒，由滤芯和包裹滤芯的成型纸组成，所述滤芯由烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯相连接组成，所述的烟草纤维纸质滤芯由纸质纤维卷制而成，所述的烟草纤维纸质空心滤芯由纸质纤维压制而成。本发明基于湿法造纸，将烟草纤维和长纤维在配浆阶段就按照适宜的比例进行混合，制备得到的纸质滤棒比醋酸纤维有更强的去除焦油和尼古丁的能力，并消除了其他杂气。本发明所述的原料本身来源于天然原料，只有“烟草的味道”，没有“纸张或化纤的味道”，且烟草纤维纸质滤棒的颜色与香烟烟丝一致，具有强烈的烟草天然材料质感，为卷烟技术领域指引了新的研究方向。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟滤棒技术领域，更具体地说，涉及一种二元复合空心烟草纤维纸质滤棒及其制备方法。
背景技术
卷烟烟气中包含有微粒，通常称之为焦油。焦油中含有大量的化学成分，有4000至5000种，都是烟草不完全燃烧的产物。除了焦油外，卷烟烟雾中还包含有其他物质，如“蒸汽”或“气体”相，也包括挥发性的烟草燃烧物质，如乙醛以及其它低分子重量成分。卷烟烟雾中的其他相，如“半挥发性”相，其中包括许多燃烧物质，与微粒和蒸汽相等同。
卷烟滤棒能够过滤烟雾成分。卷烟的滤棒是由滤芯和成型纸组成的。现有滤棒的滤芯一般都是采用醋酸纤维或聚丙烯纤维组成。由于这些含有纤维的滤芯直接与人体的嘴唇相接触，最近有媒体报道，纤维特别是聚丙烯纤维可能会随着卷烟的抽吸进入人体，并对人体健康造成损害。滤嘴是卷烟的重要组成部分，利用卷烟滤嘴里的吸附材料及其添加剂可以过滤掉烟支主流烟气里的有害物质。目前，滤嘴滤材主要有三种类型：醋酸纤维、聚丙烯纤维和纸。纸质滤嘴因对烟气截留效率较高，且较之丢弃的醋酸纤维滤嘴和聚丙烯纤维滤嘴更易降解而备受关注。
目前现有技术中也有一些植物纤维烟用滤棒的报道，如（专利号200910185294）报道了一种植物纤维烟用滤棒及其制备方法。但该专利滤棒由稻草纤维、麦草纤维、烟草秸秆纤维和大豆秸秆纤维直接构成，主要是利用植物秸杆降低卷烟成本，减少使用后的滤嘴和丝束生产过程对环境的污染，此外并并不能提供更多符合卷烟滤棒要求的功能。
由绉丝纸制成的卷烟过滤嘴首次在20世纪20年代引进欧洲卷烟市场，纸质的滤嘴比醋酸纤维有更强的去除焦油和尼古丁的能力，但消费者一直不能接受，直到20世纪50年代，随着醋酸纤维的开发，过滤嘴卷烟才开始得到消费者的广泛认可，主要原因是纸张有“纸张的味道”，消费者往往不喜欢这一点。而且纸张较软，在吸烟的过程中污染严重，因此不宜直接作为过滤嘴使用。目前，醋酸纤维制成的过滤嘴是被广泛应用的一种。随着消费者对于健康的不断追求，以醋酸纤维为主的经由化学物质制备得到的滤嘴因为非天然性特点逐渐受到抵触。但目前还没有找到完全替代醋酸纤维的新材料。
现有技术采用干法纸作为制备卷烟滤嘴棒滤材的技术也得到了开发，大都采用木浆纤维为主要纤维材料，或辅以一定比例的复合纤维、热熔纤维或生态纤维以达到各自的目标。如中国专利（CN180167B）“干法纸卷烟滤棒及其制备方法”，其在木浆纤维中添加了5%～65%的热熔性皮芯纤维；再如中国专利申请（CN101171981A）“二元复合卷烟过滤嘴棒”采用膨化干法纸制备得到的材料作为靠近烟丝的一元滤嘴的滤芯，该材料由纯木浆或50%～95%木浆和5%～50% 复合纤维直接组成；还有中国专利申请（CN101624756A）“生物降解型香烟过滤嘴用非织造布及其制备方法”采用了木浆纤维、高熔点聚乳酸纤维、低熔点聚乳酸纤维和水溶性胶。也有人直接将烟草纤维通过风机输送至成型工段铺网成型，在成型网带上形成蓬松均匀的纤维网，再经施胶、预热、辊压、固化和成型制成卷烟滤材纸，并在成型过程中添加天然药草废弃原料。这些干法纸用的纤维涉及了木浆纤维、复合纤维、热熔性皮芯纤维、聚乳酸纤维等纤维类型，这些纤维尽管可用于制作滤嘴的滤材，但过滤烟气的同时使得烟香损失较多，且带入一定的木质杂气，在抽吸时对卷烟吸味和吃味有一定的负面影响，不能保证卷烟品质，更重要的是这些现有材料的颜色和品质与天然烟草的感觉相差甚远，不能迎合卷烟消费者对天然烟草感觉的追求。
在近期的研究中，也有人将烟草纤维应用于干法制纸中，将烟草纤维通过风机输送至成型工段铺网成型，在成型网带上形成蓬松均匀的纤维网。再经施胶、预热、辊压、固化和成型制成卷烟滤材纸，并在成型过程中添加天然药草废弃原料。但是它的技术方案还是通过简单烟草纤维铺设而成，而且使用各种胶体粘合而成，所以它去除杂气的效果不佳，而且使用的胶体过多会给香烟烟嘴带来异味，另外，并不能解决减少烟草废弃料的问题，而且在生产过程中额外添加烟草纤维，反而提高了整只香烟的烟草使用量。
另外，现有的卷烟生产企业在生产中，产生很多废料，如废弃烟叶、烟末、碎片、烟梗等，目前对这些废料的利用主要是因为降焦的目的将这些废料再加工后加入卷烟的烟丝中替代少部分烟丝，但是众所周知，这些材料在烟丝中的添加量受到非常大的限制，不能完全解决烟草生产企业废料处置的问题和变废为宝的力度。
目前还没有找到可完全替代醋酸纤维、给消费者天然烟草感觉的新的纸质滤嘴材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有滤棒的技术不足，提供一种二元复合空心烟草纤维纸质滤棒，基于新的烟草纤维纸质纤维材料，通过二元的结构使得烟草纤维纸质滤棒在吸食时带来更大的天然烟草感和烟气的冲击感。
本发明要解决的另一技术问题是提供所述二元复合空心烟草纤维纸质滤棒的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现本发明目的：
提供一种二元复合空心烟草纤维纸质滤棒，由滤芯和包裹滤芯的成型纸组成，其特征在于所述滤芯由烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯相连接组成，所述的烟草纤维纸质滤芯由纸质纤维辊压、卷制而成，所述的烟草纤维纸质空心滤芯由纸质纤维压制而成；
所述纸质纤维是采用烟草原料和长纤维原料分别磨浆得到烟草纤维浆和长纤维浆，将烟草纤维浆和长纤维浆进行配浆、抄片、压榨、干燥制成纤维纸基，纤维纸基经涂布、干燥即得；
烟草纤维浆多为短纤维，和长纤维采用特定比例混合时，获得较好的滤棒性能，所述长纤维浆原料为烟梗、烟秸秆、烟茎、藤蔓、甘草、棉纤维、木质纤维或竹纤维中的一种或几种。优选使用烟梗、烟秸秆、烟茎制备得到的长纤维，因其本身来自于烟草，对卷烟香气会有提升作用，和烟丝的一致性会更加地强。所述烟草纤维浆和长纤维浆进行配浆的质量比例为1:0.5～3，更优选为1:1～2。作为另一优选，本发明所述长纤维的原料为竹纤维，因其来源广泛，成本适中，纤维结构与烟草原料制备得到的（短）纤维相得益彰，可以大大改善烟嘴的口感和舒适度。在优选的比例范围下，保证了纸质滤棒材料的抗张指数、抗张强度、撕裂指数、松厚度、紧度等性能优良，保证很好地烟气截留效率和卷烟烟气的香味。
本发明可以采用常规购买的长纤维浆。
所述烟草纤维浆原料为烟叶、烟叶碎片、烟末或烟梗中的一种或几种。这几种纤维主要来至烟草废弃原料，在香烟的生产过程中，会产生很多这种废弃原料，让废弃原料得到更为充分的利用，彻底解决卷烟生产企业废料的处置问题。
所述的烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯的长度比例为1：1。
另外提供所述二元复合空心烟草纤维纸质滤棒的制备方法，包括以下步骤：
S1.将烟草纤维原料和长纤维原料浸提处理，分别得到烟草纤维原料的提取液、烟草纤维原料固体渣、长纤维原料提取液和长纤维原料固体渣；
S2.将烟草纤维原料固体渣和长纤维原料固体渣分别磨浆，得到烟草纤维浆和长纤维浆；
S3.将烟草纤维浆和长纤维原料浆混合抄片，经压榨，干燥，制成烟草纤维纸基；
S4.将步骤S1得到的烟草纤维原料提取液涂到S3所得的烟草纤维纸基上，干燥，得到烟草纤维纸质基材；
S5. 将烟草纤维纸质基材经辊压，卷制，得烟草纤维纸质滤芯；将烟草纤维纸质基材经辊压，再使用空心模型压制，得烟草纤维纸质空心滤芯；再将烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯连接包裹成型纸，即得二元复合烟草纤维纸质滤棒。
所述浸提处理的温度为60～90℃，持续60～100分钟，反复1～3次。
所述的烟草纤维原料包括烟叶、烟末和烟碎片中的一种或几种。
所述的长纤维原料包括烟草梗、烟秸秆、藤蔓、甘草、棉花和竹叶中的一种或几种，优选烟草梗和烟秸秆。
本发明有益效果如下：
1、本发明提供了一种新的二元复合空心烟草纤维纸质滤棒，彻底改变了现有的滤棒材料设计思想，真正将天然烟草纤维材料的质感和优良的滤棒功能完美结合，本发明纸质的滤棒比醋酸纤维有更强的去除焦油和尼古丁的能力，但因为原料全部来源于烟草本身，纸质的滤嘴只有“烟草的味道”，没有“纸张或化纤的味道”，摈除了消费者不喜欢的“纸张的味道”和“化纤的味道”。
2、烟草纤维纸质滤嘴的颜色与烟叶颜色一致，具有强烈的烟草天然材料质感；实现滤棒技术可视化、可触摸化，引发消费者兴趣，易于口碑相传，对卷烟产品的销售具有较强的市场触动性，为卷烟技术领域指引了新的研究方向，本发明纸质滤棒材料可以完全或者部分替代现有的醋酸纤维或聚丙烯纤维材料，具有良好的机械加工性能，滤棒硬度适中，过滤和吸附能力强。
3、本发明滤棒材料还具有优良的承载能力，其更适合承载各种烟用添加剂，改善卷烟烟气润湿性，赋予卷烟甜润的口感，提高卷烟吸食时的舒适度。
4、本发明滤棒材料主要原料来自于烟草植物，当有一定温度卷烟的主流烟气通过滤棒时可带出烟草本身特有的挥发性香味物质，从而增加卷烟香气丰富度。
5、本发明纸质滤棒具有较高的吸附性及相对吸收性，相比现有的醋酸纤维或聚丙烯纤维纤维材料，可以吸附更多的卷烟主流烟气气溶胶，从而提高滤棒的过滤效率，降低卷烟的焦油及有害物质。
6、本发明二元复合烟草纤维纸质滤棒采用烟草纤维纸质空心滤芯，给人一个更大的吸食冲击力，给吸食者更好的吸食体验。
7、采用最合适短纤维和长纤维的比例，不但有效提高了滤棒的过滤效率，降低卷烟的焦油及有害物质，而且大大的提高了吸烟者对烟嘴弹性的需求，在吸食香烟时得到更好的接触感受。
附图说明
图1烟草纤维纸质滤棒材料实物图。
图2烟草纤维纸质滤棒材料实物彩图。
图3烟草纤维纸质滤棒电子显微镜图。
图4二元复合烟草纤维纸质滤棒结构示意图。
其中，1为烟草纤维纸质滤芯，2为烟草纤维纸质空心滤芯，3为成型纸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明。
实施例1 用烟叶、烟梗和甘草制备烟草纤维滤棒
（1）提取烟叶和烟梗
S1.将烟草原料浸提处理，得到烟草原料的提取液、烟草原料的固体渣；
本实施例按料液质量比为1：7分别将烟梗和水，提取温度为60℃，提取时间为100分钟，反复提取三次。处理后得到的烟梗提取液和烟梗固体渣。
按料液质量比为1：10分别将烟叶和水，提取温度为80℃，提取时间为60分钟，反复提取三次。处理后得到的烟叶提取液和烟叶固体渣。
S2.将烟草原料的固体渣磨浆，得到烟草纤维浆；市购木质纤维浆本实施例磨浆工艺参照现有烟草薄片中的磨浆工艺。
将甘草用适量水浸泡（浸泡时间不做严格限定，通常为60分钟左右）后磨浆得甘草长纤维浆；
S3.将烟草纤维浆和甘草长纤维浆按质量比为1：0.5的比例配抄，抄片获得烟草纤维纸基，在压力为0.4MPa压力下压榨5分钟，然后置于温度为105℃下干燥1小时。
S4.将S1所得的烟梗提取液和烟叶提取液重新涂布到烟草纤维纸基上，自然干燥，得到烟草纤维纸质基材。
S5.将烟草纤维纸质基材经辊压，卷制，得烟草纤维纸质滤芯；将烟草纤维纸质基材经辊压，再使用空心模型压制，得烟草纤维纸质空心滤芯；再将烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯连接包裹成型纸，即得二元复合烟草纤维纸质滤棒。
实施例2 用烟末、烟碎片和烟秸秆制备带沟槽烟草纤维滤棒
S1.将原料浸提处理，得到原料的提取液、原料的固体渣；
本实施例按料液质量比为1：7分别将烟梗和水，提取温度为60℃，提取时间为100分钟，反复提取三次。处理后得到的烟梗提取液和烟梗固体渣。
按料液质量比为1：10分别将烟叶和水，提取温度为80℃，提取时间为60分钟，反复提取三次。处理后得到的烟叶提取液和烟叶固体渣。
按料液质量比为1：10分别将烟碎片和水，提取温度为75℃，提取时间为60分钟。处理后得到的烟碎片提取液和烟碎片固体渣。
S2.将烟叶固体渣和烟碎片固体渣按照1:1的质量比例混合后磨浆，得到烟草纤维浆；
另取干燥的烟秸秆用适量水浸泡（浸泡时间不做严格限定，通常为60分钟左右）后磨浆得烟秸秆长纤维浆；
本实施例磨浆工艺参照现有烟草薄片中的磨浆工艺。
S3.将烟草纤维浆和烟秸秆长纤维浆按质量比为1：3的比例配抄，抄片获得烟草纤维纸基，在压力为0.4MPa压力下压榨5分钟，然后置于温度为105℃下干燥1小时。
S4.将步骤S1得到的烟草纤维原料的提取液涂布 到S3干燥后的烟草纤维纸基上，然后干燥，得到烟草纤维纸质基材；见附图1和附图2所示，由附图2可见，烟草纤维纸质基材的颜色和质感与烟丝十分相近。
S5.将烟草纤维纸质基材经辊压，卷制，得烟草纤维纸质滤芯；将烟草纤维纸质基材经辊压，再使用空心模型压制，得烟草纤维纸质空心滤芯；再将烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯连接包裹成型纸，即得二元复合烟草纤维纸质滤棒。
实施例3用烟末、烟碎片和烟茎制备带沟槽烟草纤维滤棒
S1.将原料浸提处理，得到原料的提取液、原料的固体渣；
本实施例按料液质量比为1：7分别将烟梗和水，提取温度为60℃，提取时间为100分钟，反复提取三次。处理后得到的烟梗提取液和烟梗固体渣。
按料液质量比为1：10分别将烟叶和水，提取温度为80℃，提取时间为60分钟，反复提取三次。处理后得到的烟叶提取液和烟叶固体渣。
按料液质量比为1：10分别将烟碎片和水，提取温度为75℃，提取时间为60分钟。处理后得到的烟碎片提取液和烟碎片固体渣。
S2.将烟叶固体渣和烟碎片固体渣按照1:1的质量比例混合后磨浆，得到烟草纤维浆；
另取干燥的烟茎用适量水浸泡（浸泡时间不做严格限定，通常为60分钟左右）后磨浆得烟茎长纤维浆；
本实施例磨浆工艺参照现有烟草薄片中的磨浆工艺。
S3.将烟草纤维浆和烟茎长纤维浆按质量比为1：1的比例配抄，抄片获得烟草纤维纸基，在压力为0.4MPa压力下压榨5分钟，然后置于温度为105℃下干燥1小时。
S4.将步骤S1得到的烟草纤维原料的提取液涂布到S3干燥后的烟草纤维纸基上，然后干燥，得到烟草纤维纸质基材；见附图1和附图2所示，由附图2可见，烟草纤维纸质基材的颜色和质感与烟丝十分相近。
S5.将烟草纤维纸质基材经辊压，卷制，得烟草纤维纸质滤芯；将烟草纤维纸质基材经辊压，再使用空心模型压制，得烟草纤维纸质空心滤芯；再将烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯连接包裹成型纸，即得二元复合烟草纤维纸质滤棒。
实施例4 用烟末和木纤维浆制备烟草纤维滤棒
S1.将烟草原料浸提处理，得到烟草原料的提取液、烟草原料的固体渣；
本实施例按料液质量比为1：7分别将烟梗和水，提取温度为60℃，提取时间为100分钟，反复提取三次。处理后得到的烟梗提取液和烟梗固体渣。
按料液质量比为1：10分别将烟叶和水，提取温度为80℃，提取时间为60分钟，反复提取三次。处理后得到的烟叶提取液和烟叶固体渣。
S2.将烟草原料的固体渣别磨浆，得到烟草纤维浆；市购木纤维浆，本实施例磨浆工艺参照现有烟草薄片中的磨浆工艺。
S3.将烟草纤维浆和竹纤维浆（市购）按质量比为1：2的比例配抄，抄片获得烟草纤维纸基，在压力为0.4MPa压力下压榨5分钟，然后置于温度为105℃下干燥1小时。
S4.将步骤S1得到的烟草纤维原料的提取液涂布 到S3干燥后的烟草纤维纸基上，然后干燥，得到烟草纤维纸质基材；
S5.将烟草纤维纸质基材经辊压，卷制，得烟草纤维纸质滤芯；将烟草纤维纸质基材经辊压，再使用空心模型压制，得烟草纤维纸质空心滤芯；再将烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯连接包裹成型纸，即得二元复合烟草纤维纸质滤棒。
实施例5 质量检测
1、物理性能，根据Y/CT 152-2001进行）。
根据Y/CT 152-2001进行测定实施例1、2、3所得滤棒的物理性能，结果如表1所述。
表1 纤维材料物理性能
| 物理性能 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 抗张指数/N·m·g-1 37.48 | 37.50 | 37.58 | 37.61 |
| 抗张强度/kN·m-1 0.40 | 0.42 | 0.45 | 0.45 |
| 撕裂指数/mN·m2·g -1 1.98 | 1.98 | 1.99 | 1.99 |
| 松厚度/cm3·g -1 2.15 | 2.15 | 2.09 | 2.11 |
| 紧度/ g·cm-3 0.45 | 0.52 | 0.50 | 0.48 |
| 透气度/μm·Pa-1·s-1 10.60 | 10.50 | 10.40 | 10.36 |
| 填充值/ cm3·g -1 7.23 | 7.23 | 7.17 | 7.15 |
| 相对吸收性% 119 | 119 | 121 | 120 |
2、卷烟感官评价结果
以采用醋酸纤维滤棒的卷烟为对照样，与采用本发明实施例3所得烟草纤维纸质滤棒的卷烟样品为试验样，进行卷烟感官评吸，结果见表2所示，感官评吸的分数由7名专业评吸员各自打分后，取平均分后所得（每个项目满分为10分，小数点后保留一位小数，趋势越好，分数越高）。
表2感官评价结果
| 项目 | 香气 | 协调性 | 杂气 | 刺激 | 余味 | 总分 |
| 对照样 | 8.0 | 8.1 | 7.0 | 7.2 | 8.1 | 38.4 |
| 实施例1试验样 | 8.4 | 8.2 | 7.7 | 8.0 | 8.6 | 40.9 |
| 实施例2试验样 | 8.6 | 8.1 | 8.0 | 7.9 | 8.6 | 41.2 |
| 实施例3试验样 | 8.8 | 8.9 | 8.2 | 8.1 | 8.9 | 42.9 |
| 实施例4试验样 | 8.5 | 8.3 | 7.6 | 7.9 | 8.6 | 40.9 |
4、卷烟烟气七种有害成分化学分析
以采用醋酸纤维滤棒的卷烟为对照样，与采用本发明实施例4所得烟草纤维纸质滤棒的卷烟样品为试验样，根据卷烟危害性评价指数，对样品燃吸产生的烟气成分进行化学检测，以7种主要的有害物质作为检测指标，卷烟危害性指数见表3所示，结果显示，实施例3的危害性指数与正常样相比，降低了16.67%。
表3卷烟危害性评价结果
Claims (4)
1.一种二元复合空心烟草纤维纸质滤棒的制备方法，其特征在于，由滤芯和包裹滤芯的成型纸组成，所述滤芯由烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯相连接组成，所述的烟草纤维纸质滤芯由纸质纤维辊压、卷制而成，所述的烟草纤维纸质空心滤芯由纸质纤维压制而成；
所述纸质纤维是采用烟草原料和长纤维原料分别磨浆得到烟草纤维浆和长纤维浆，将烟草纤维浆和长纤维浆进行配浆、抄片、压榨、干燥制成纤维纸基，纤维纸基经涂布、干燥即得；
所述烟草纤维浆和长纤维浆进行配浆的质量比例为1:0.5～3；
包括以下步骤：
S1.将烟草纤维原料和长纤维原料浸提处理，分别得到烟草纤维原料的提取液、烟草纤维原料固体渣、长纤维原料提取液和长纤维原料固体渣；
S2.将烟草纤维原料固体渣和长纤维原料固体渣分别磨浆，得到烟草纤维浆和长纤维浆；
S3.将烟草纤维浆和长纤维原料浆按比例混合抄片，经压榨，干燥，制成烟草纤维纸基；
S4.将步骤S1得到的烟草纤维原料提取液涂到S3所得的烟草纤维纸基上，干燥，得到烟草纤维纸质基材；
S5.将烟草纤维纸质基材经辊压，卷制，得烟草纤维纸质滤芯；将烟草纤维纸质基材经辊压，再使用空心模型压制，得烟草纤维纸质空心滤芯；再将烟草纤维纸质滤芯和烟草纤维纸质空心滤芯连接包裹成型纸，即得二元复合烟草纤维纸质滤棒。
2.根据权利要求1所述的烟草纤维纸质滤棒的制备方法，其特征在于，所述的烟草纤维原料包括烟叶、烟末和烟碎片中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的烟草纤维纸质滤棒的制备方法，其特征在于，所述的长纤维原料包括烟梗、烟秸秆、藤蔓、甘草、棉花和竹叶中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的烟草纤维纸质滤棒的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3中的烟草纤维浆和长纤维原料浆的按质量比1：1～2混合。
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2012
- 2012-12-29 CN CN201210589280.5A patent/CN103110186B/zh active Active
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