CN111307655A - 一种卷烟吸阻温度补偿测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷烟吸阻温度补偿测定方法，包括：调整环境温度，当环境温度达到预设温度Tn后，平衡一段时间；在不同预设温度Tn下，分别对N根卷烟测定卷烟吸阻M次；根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数；由关系函数获取卷烟吸阻修正系数k；测定单根卷烟的卷烟吸阻Px，以及获取测定卷烟吸阻Px时的实时环境温度Tp；根据Ps＝k×(22‑Tp)+Px或Ps＝Px{1+[k×(22‑Tp)/100]}计算得到卷烟吸阻修正值Ps。本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法根据卷烟吸阻测定的环境温度对测定的卷烟吸阻值进行补偿修正，有效消除了温度对卷烟吸阻测量准确性的影响，具有实时性强、准确度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟吸阻测量领域，更具体地，涉及一种卷烟吸阻温度补偿测定方法。
背景技术
吸阻是卷烟工业企业严格控制的重要物理性能参数，不仅与消费者的吸食感受息息相关，还影响着焦油、烟气烟碱、烟气一氧化碳等主流烟气的释放量。
GB/T 22838.5-2009将吸阻定义为：“将卷烟密封于测量设备中，输出端插入深度为9mm，在GB/T 16447的标准条件下维持输出端流速为17.5mL/s而对输出端施加的负压”。其中，上述“标准条件”所指的温度是22℃，而在实际测量过程中，温度难以严格稳定在22℃，通常会发生一定程度的波动。
现有的卷烟吸阻是通过卷烟和滤棒物理性能综合测试台测量得到的。为减弱温度对卷烟吸阻测量准确性的影响，首先采用吸阻标准棒对综合测试台进行校准，然后再采用综合测试台对卷烟样品进行测试。卷烟和滤棒物理性能综合测试台一般存放于物理检测实验室与卷接包车间两种场合，实验室温度在(20-24)℃范围内波动，卷接包车间温度在(23-28)℃范围内波动。由于卷烟样品测试时的温度与吸阻标准棒校准时的温度不一致，采用吸阻标准棒进行校准并不能有效消除温度对卷烟吸阻测量准确性的影响。
因此，如何提供一种可有效消除温度对卷烟吸阻测量准确性影响的方法成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可有效消除温度对卷烟吸阻测量准确性影响的卷烟吸阻温度补偿测定方法的新技术方案。
本发明提供了一种卷烟吸阻温度补偿测定方法。
该卷烟吸阻温度补偿测定方法包括如下步骤：
调整环境温度，当环境温度达到预设温度Tn后，平衡一段时间，其中，n为大于或等于1的自然数，且随着n的逐渐增大，预设温度Tn逐渐增大；
在不同预设温度Tn下，分别对N根卷烟测定卷烟吸阻M次，并获取测定卷烟吸阻时的实测环境温度Tm；
根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数；
由卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数获取卷烟吸阻修正系数k；
测定单根卷烟的卷烟吸阻Px，以及获取测定卷烟吸阻Px时的实时环境温度Tp；
根据Ps＝k×(22-Tp)+Px或Ps＝Px{1+[k×(22-Tp)/100]}计算得到卷烟吸阻修正值Ps。
可选的，T1为22℃，随着n的逐渐增大，预设温度Tn等步长增大。
可选的，n的上限为4，且T1为22℃，预设温度Tn的变化的步长为2。
可选的，N为5，M为3。
可选的，所述根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数具体如下：
根据测定的卷烟吸阻，计算不同实测环境温度Tm下各根卷烟的卷烟吸阻值P(a)的平均值；
对卷烟吸阻值P(a)的平均值和实测环境温度Tm进行线性拟合，获得卷烟吸阻值与环境温度T的关系函数。
可选的，所述卷烟吸阻值与环境温度T的关系函数为P(a)＝k1T+b1，其中，b1为常数。
可选的，根据Ps＝k1×(22-Tp)+Px计算得到卷烟吸阻修正值Ps。
可选的，所述根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数具体如下：
根据测定的卷烟吸阻，计算不同实测环境温度Tm下各根卷烟的卷烟吸阻变化率P(b)的平均值；
对卷烟吸阻变化率P(b)的平均值和实测环境温度Tm进行线性拟合，获得卷烟吸阻变化率与环境温度T的关系函数。
可选的，所述卷烟吸阻变化率与环境温度T的关系函数为P(b)＝k2T-b2，其中，b2为常数。
可选的，根据Ps＝Px{1+[k×(22-Tp)/100]}计算得到卷烟吸阻修正值Ps。
本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法根据卷烟吸阻测定的环境温度对测定的卷烟吸阻值进行补偿修正，有效消除了温度对卷烟吸阻测量准确性的影响，具有实时性强、准确度高的优点。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法的流程示意图。
图2为本公开的卷烟吸阻测定装置实施例的结构示意图。
图中标示如下：
空气压缩机-1，储气罐-2，单向阀-3，减压阀-4，抽气单元-5，流量测量单元-6，流量控制单元-7，第一卷烟夹紧单元-8，第二卷烟夹紧单元-9，套管-10，保护罩-11，第一气孔-101，第二气孔-102，套管通气单元-12，温度检测单元-13，压力测量单元-14，数据处理单元-15，卷烟-01。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
如图1所示，本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法，包括如下步骤：
步骤S1：调整环境温度，当环境温度达到预设温度Tn后，平衡一段时间。其中，n为大于或等于1的自然数，且随着n的逐渐增大，预设温度Tn逐渐增大。上述平衡时间通常为12h。
具体实施时，预设温度Tn的初始值可为标准温度，也即是，T1为22℃。随着n的逐渐增大，预设温度Tn的增大可为等步长增大，或者根据实际需求灵活设置。
为了保证测定的卷烟吸阻值的准确性，可将预设温度Tn的增大为等步长增大，n的上限可为4，且将T1设为22℃，预设温度Tn的变化的步长为2。也即是说，在步骤S1中，T1、T2、T3和T4分别设为22℃、24℃、26℃和28℃。
此外，在步骤S1中，可在环境温度达到T1(22℃)并平衡一段时间后，用吸阻标准棒对卷烟吸阻测定装置校准。
步骤S2：在不同预设温度Tn下，分别对N根卷烟测定卷烟吸阻M次，并获取测定卷烟吸阻时的实测环境温度Tm。卷烟的数量和测定卷烟吸阻的次数均可根据实际需求灵活选择。
为了平衡检测效率和检测准确性的关系，可将N设为5，M设为3。
步骤S3：根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数。上述卷烟吸阻参数P(x)可例如为卷烟吸阻值或卷烟吸阻变化率。
步骤S4：由卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数获取卷烟吸阻修正系数k。
步骤S5：测定单根卷烟的卷烟吸阻Px，以及获取测定卷烟吸阻Px时的实时环境温度Tp。
步骤S6：根据Ps＝k×(22-Tp)+Px或Ps＝Px{1+[k×(22-Tp)/100]}计算得到卷烟吸阻修正值Ps。
在本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法的一种实施方式中，步骤S3可具体如下：
步骤S3-1：根据测定的卷烟吸阻，计算不同实测环境温度Tm下各根卷烟的卷烟吸阻值P(a)的平均值。
步骤S3-2：对卷烟吸阻值P(a)的平均值和实测环境温度Tm进行线性拟合，获得卷烟吸阻值与环境温度T的关系函数P(a)＝k1T+b1，其中，b1为常数。
在该实施方式中，步骤S4如下：由卷烟吸阻值与环境温度T的关系函数P(a)＝k1T+b1获取卷烟吸阻修正系数k1。步骤S5如下：测定单根卷烟的卷烟吸阻Px，以及获取测定卷烟吸阻Px时的实时环境温度Tp。步骤S6如下：根据Ps＝k1×(22-Tp)+Px计算得到卷烟吸阻修正值Ps。由此计算得到的卷烟吸阻修正值Ps根据卷烟吸阻测定的环境温度对测定的卷烟吸阻值进行补偿修正，有效消除了温度对卷烟吸阻测量准确性的影响，具有实时性强、准确度高的优点。
在本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法的另一种实施方式中，步骤S3可具体如下：
步骤S3-1：根据测定的卷烟吸阻，计算不同实测环境温度Tm下各根卷烟的卷烟吸阻变化率P(b)的平均值。
步骤S3-2：对卷烟吸阻变化率P(b)的平均值和实测环境温度Tm进行线性拟合，获得卷烟吸阻变化率与环境温度T的关系函数P(b)＝k2T-b2，其中，b2为常数。
在该实施方式中，步骤S4如下：由卷烟吸阻变化率与环境温度T的关系函数P(b)＝k2T-b2获取卷烟吸阻修正系数k2。步骤S5如下：测定单根卷烟的卷烟吸阻Px，以及获取测定卷烟吸阻Px时的实时环境温度Tp。步骤S6如下：根据Ps＝Px{1+[k2×(22-Tp)/100]}计算得到卷烟吸阻修正值Ps。由此计算得到的卷烟吸阻修正值Ps根据卷烟吸阻测定的环境温度对测定的卷烟吸阻值进行补偿修正，有效消除了温度对卷烟吸阻测量准确性的影响，具有实时性强、准确度高的优点。
下面，对本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法的一个实施例进行具体说明：
将环境温度设定为22℃，达到设定温度后，平衡12h，用1kPa左右的吸阻标准棒对该吸阻测定装置进行校准。选择5根外观检测正常的某一规格牌号卷烟，分别对5根卷烟重复测量吸阻3次，并记录此时实测环境温度为22.51℃。
将环境温度依次设定为24℃、26℃、28℃，达到设定温度后，平衡12h，分别对5根外观检测正常的某一规格牌号卷烟重复测量3次，并记录实测环境温度依次为24.34℃、26.26℃、28.07℃。温度对五根卷烟吸阻测量值的影响如表1所示。温度对五根卷烟吸阻变化率的影响如表2所示。
表1温度对五根卷烟吸阻测量值的影响(单位：Pa)
表2温度对五根卷烟吸阻变化率的影响(单位：％)
根据不同温度22.51℃、24.34℃、26.26℃、28.07℃下，得到的5根卷烟吸阻变化率的平均值，对卷烟吸阻变化率和温度进行最小二乘法线性拟合。
针对#1卷烟，吸阻变化率与温度的线性关系为P(b)＝0.4802T-10.6660，R2＝0.9807；针对#2卷烟，吸阻变化率与温度的线性关系为P(b)＝0.4253T-9.4447，R2＝0.9820；针对#3卷烟，吸阻变化率与温度的线性关系为P(b)＝0.5864T-9.5175，R2＝0.9959；针对#4卷烟，吸阻变化率与温度的线性关系为P(b)＝0.5705T-12.6190，R2＝0.9705；针对#5卷烟，吸阻变化率与温度的线性关系为P(b)＝0.5474T-12.2470，R2＝0.9959。
由此，得出卷烟吸阻变化率与环境温度T的关系函数P(b)＝0.5219T-11.6300，R2＝0.9903。获得卷烟吸阻修正系数k2为0.5219。
取单根相同规格牌号的卷烟测得卷烟吸阻Px，以及获取测定卷烟吸阻Px时的实时环境温度Tp。
根据Ps＝Px{1+[0.5219×(22-Tp)/100]}，将卷烟吸阻值修正至补偿至“标准条件”22℃，得修正值Ps。
为了更方便理解本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法的技术方案，本公开还提供了卷烟吸阻测定装置，如图2所示，本公开的卷烟吸阻测定装置包括抽气机构、流量控制机构、卷烟固定机构和检测机构。
抽气机构包括供气单元、单向阀3、减压阀4和抽气单元5。供气单元、单向阀3、减压阀4和抽气单元5顺次连接，且抽气机构中的气流自供气单元顺次流向单向阀3、减压阀4和抽气单元5。上述供气单元可例如为泵或气罐等。如图2中所示，沿着箭头所指的方向，供气单元的气流进入单向阀后，接着进入减压阀4，再接着进入抽气单元5。
流量控制机构包括流量测量单元6和流量控制单元7。流量测量单元6的两端分别与流量控制单元7和抽气单元5相连接，且流量控制机构中的气流自流量控制单元7顺次流向流量测量单元6和抽气单元5。上述流量测量单元6可例如为流量计等，流量控制单元7可例如为流量控制器等。如图2所示，沿着箭头所指的方向，气流自流量控制单元7流向流量测量单元6后，接着进入抽气单元5。
具体实施时，流量控制单元7为可以提供(17.5±0.3)mL/s的恒定流量的设备。此外，为了保证流量测量的准确性，流量测量单元6可为热式流量计，并且准确度应当优于0.5级。
卷烟固定机构包括卷烟夹持机构、保护罩11和套管通气单元12。卷烟夹持机构包括第一卷烟夹紧单元8、第二卷烟夹紧单元9、套管10和夹紧控制单元(图中未示出)。第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9分别安装在套管10的两端。第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9可例如为弹性密封圈或机械手等。具体实施时，可将第一卷烟夹紧单元8和/或第二卷烟夹紧单元9设置为可被充气或抽气的柔性管，以通过充气或抽气来实现第一卷烟夹紧单元8或第二卷烟夹紧单元9的变形，从而夹紧或释放套管10内的卷烟01。
夹紧控制单元可用于控制第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9，以将插设在套管10内的卷烟01夹紧在套管10内。根据第一卷烟夹紧单元8或第二卷烟夹紧单元9的结构的变化，夹紧控制单元可有多种实施方式。例如，当第一卷烟夹紧单元8或第二卷烟夹紧单元9为机械手时，夹紧控制单元可为驱动机械手移动的电机。又例如，当第一卷烟夹紧单元8或第二卷烟夹紧单元9为柔性管时，夹紧控制单元可为抽气泵。
流量控制机构可用于对套管10内的卷烟01的抽吸端进行抽吸操作。也即是，卷烟夹持机构的套管10与流量控制单元7之间设有连通的管道，以使得可对套管10内的卷烟01进行抽吸操作。
套管10的侧壁上设有通气口(图中未示出)。保护罩11上设有与外界连通的多个第一气孔101。第一气孔101的直径为1-3cm，相邻第一气孔101之间的间距为5-8cm。
卷烟夹持机构及套管10内插设的卷烟01均位于保护罩11内。套管通气单元12位于保护罩11外，且套管通气单元12可与通气口通过管道连接，以控制通气口与外界的连通或分隔。套管通气单元12可例如为阀或塞头等。当需要检测卷烟01的开吸阻时，套管通气单元12打开，套管10的通气口与外界相连通。当需要检测卷烟01的闭吸阻时，套管通气单元12闭合，套管10的通气口与外界分隔。
检测机构包括温度检测单元13和压力检测单元14。温度检测单元13位于保护罩11内，且温度检测单元13可用于检测保护罩11内的温度。温度检测单元13可例如为温度计等。为了保证温度检测的准确性，温度检测单元13的延伸方向可与卷烟01的延伸方向相垂直，且温度检测单元13与卷烟01的烟丝端的外侧面之间的距离为0.5-1cm。温度检测单元13可用于检测本公开的卷烟吸阻温度补偿测定方法中的环境温度。
压力检测单元14可用于检测流量控制机构与插设在套管10内的卷烟01的抽吸端之间的压力变化。压力检测单元4可例如为数字压差计等。具体实施时，数字压差计的准确度应当优于0.1级。压力检测单元14通常可设置在保护罩11外，且设置在套管10与流量控制单元7之间的管道上。
本公开的卷烟吸阻测定装置通过将抽气机构、流量控制机构和卷烟固定机构分区设置，有利于提高对卷烟抽吸的稳定性，降低温度对卷烟吸阻测量准确性的影响。而且，卷烟固定机构的保护罩11有利于平衡外界与卷烟之间的温度差，从而有效消除温度对卷烟吸阻测量准确性影响。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，为了提高对卷烟抽吸的稳定性，供气单元包括空气压缩机1和储气罐2。储气罐2的两端分别与空气压缩机1和单向阀3相连接。具体实施时，空气压缩机1可为旋转式，而非活塞往复式。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，为了提高对卷烟抽吸的稳定性，减压阀4为过滤减压阀。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，为了提高对卷烟抽吸的稳定性，抽气单元5为真空发生器。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9均为柔性管。夹紧控制单元为抽气泵，且夹紧控制单元可用于对第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9抽气，以使得第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9变形，从而夹紧插设在套管10内的卷烟01以及封闭套管10与卷烟01之间的间隙。
具体实施时，当将卷烟01插入套管10后，夹紧控制单元可同时对第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9抽气，使得第一卷烟夹紧单元8和第二卷烟夹紧单元9箍紧卷烟01，并封闭套管10与卷烟01之间的间隙。
进一步的，为了提高对卷烟抽吸的稳定性，第一卷烟夹紧单元8位于套管10的抽吸端，且夹紧控制单元对第一卷烟夹紧单元8的抽气量大于对第二卷烟夹紧单元9的抽气量。上述套管10的抽吸端是指沿着气流的流动方向，套管10上更靠近流量控制机构的一端。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，第一卷烟夹紧单元8、第二卷烟夹紧单元8和套管10的高度之和等于卷烟01的滤嘴的高度。这种设置有利于保证卷烟01的滤嘴完全位于套管10的包覆范围内，从而提高卷烟吸阻测量的准确性。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，为了提高卷烟吸阻测量的准确性以及对卷烟抽吸的稳定性，保护罩11上还设有第二气孔102。第二气孔102与套管10相对设置，且第二气孔102的直径大于第一气孔101。当对卷烟进行抽吸操作时，正对套管10及套管10内的卷烟01的第二气孔102更有利于满足卷烟01的抽吸需求，从而提高了卷烟吸阻测量的准确性。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，为了更有效方便地控制套管10的通气口的开闭，套管通气单元12为两位三通阀。
在本公开的卷烟吸阻测定装置的一种实施方式中，检测机构还包括数据处理单元15。数据处理单元15可用于采集和/或处理温度检测单元13检测到的温度数据以及压力检测单元14检测到的压力数据。数据处理单元15可例如为处理中心或CPU等。此外，本公开的数据处理单元15可用于处理获取的相关数据，从而得到卷烟吸阻修正值Ps。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，包括如下步骤：
调整环境温度，当环境温度达到预设温度Tn后，平衡一段时间，其中，n为大于或等于1的自然数，且随着n的逐渐增大，预设温度Tn逐渐增大；
在不同预设温度Tn下，分别对N根卷烟测定卷烟吸阻M次，并获取测定卷烟吸阻时的实测环境温度Tm；
根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数；
由卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数获取卷烟吸阻修正系数k；
测定单根卷烟的卷烟吸阻Px，以及获取测定卷烟吸阻Px时的实时环境温度Tp；
根据Ps＝k×(22-Tp)+Px或Ps＝Px{1+[k×(22-Tp)/100]}计算得到卷烟吸阻修正值Ps。
2.根据权利要求1所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，T1为22℃，随着n的逐渐增大，预设温度Tn等步长增大。
3.根据权利要求2所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，n的上限为4，且T1为22℃，预设温度Tn的变化的步长为2。
4.根据权利要求1所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，N为5，M为3。
5.根据权利要求1所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，所述根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数具体如下：
根据测定的卷烟吸阻，计算不同实测环境温度Tm下各根卷烟的卷烟吸阻值P(a)的平均值；
对卷烟吸阻值P(a)的平均值和实测环境温度Tm进行线性拟合，获得卷烟吸阻值与环境温度T的关系函数。
6.根据权利要求5所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，所述卷烟吸阻值与环境温度T的关系函数为P(a)＝k1T+b1，其中，b1为常数。
7.根据权利要求6所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，根据Ps＝k1×(22-Tp)+Px计算得到卷烟吸阻修正值Ps。
8.根据权利要求1所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，所述根据不同实测环境温度Tm下测定的卷烟吸阻参数P(x)，得到卷烟吸阻参数P(x)与环境温度T的关系函数具体如下：
根据测定的卷烟吸阻，计算不同实测环境温度Tm下各根卷烟的卷烟吸阻变化率P(b)的平均值；
对卷烟吸阻变化率P(b)的平均值和实测环境温度Tm进行线性拟合，获得卷烟吸阻变化率与环境温度T的关系函数。
9.根据权利要求8所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，所述卷烟吸阻变化率与环境温度T的关系函数为P(b)＝k2T-b2，其中，b2为常数。
10.根据权利要求9所述的卷烟吸阻温度补偿测定方法，其特征在于，根据Ps＝Px{1+[k×(22-Tp)/100]}计算得到卷烟吸阻修正值Ps。
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