JP2020529858A - 側面開口部を有する誘導ヒーターを有するエアロゾル発生装置 - Google Patents

側面開口部を有する誘導ヒーターを有するエアロゾル発生装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、エアロゾル形成基体を加熱するための誘導ヒーターを備えるエアロゾル発生装置に関する。誘導ヒーターは誘導コイルおよび発熱体を備え、発熱体は誘導コイル内に配設可能である。誘導コイルは、誘導コイルの長軸方向の長さに沿った側面開口部を備える。側面開口部は、発熱体にアクセスすることを可能にするように構成されている。エアロゾル発生装置はハウジングをさらに備え、誘導コイルはこのハウジング内に配設されていて、またハウジングはハウジング内の誘導コイルの側面開口部に対応する側面開口部を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、誘導コイルおよび発熱体を有する誘導ヒーターを備えるエアロゾル発生装置に関する。発熱体は誘導コイル内に配設可能である。
エアロゾルを発生するためのエアロゾル発生物品内に異なるタイプのヒーターを採用することは周知である。典型的に、抵抗ヒーターは、eリキッドなどのエアロゾル形成基体を加熱するために採用されている。また、抵抗ヒーターを利用する「加熱式・非燃焼」装置を提供することも周知であり、これはたばこを含有するエアロゾル形成基体を加熱する(ただし燃焼しない)ことによって、吸入可能なエアロゾルを発生する。
誘導ヒーターは利点を提供し、かつ上記の装置において提案されてきた。誘導ヒーターは、例えば米国特許公開第2017/055580 A1号に記載されている。誘導ヒーターにおいて、誘導コイルは、導電性材料から作製された構成要素の周りに配設されている。構成要素は発熱体またはサセプタとして示されてもよい。高周波AC電流が誘導コイルを通過する。結果として、交番磁界が誘導コイル内に作り出される。交番磁界は発熱体を貫通し、これによって発熱体内に渦電流を作り出す。これらの電流は発熱体の加熱につながる。渦電流によって発生した熱に加えて、交番磁界はまた、ヒステリシス機構に起因してサセプタを加熱させる場合がある。一部のサセプタは、渦電流が起こらない、またはほとんど起こらない性質のものでもある場合さえもある。こうしたサセプタにおいて、実質的にすべての発熱はヒステリシス機構に起因する。最も一般的なサセプタは、熱が両方の機構によって発生する種類のサセプタである。本プロセス、および交番磁界によって貫通された時のサセプタ内での発熱についてのより詳細な説明は、国際特許公開第2015/177255号に見いだされうる。誘導ヒーターは急速な加熱を容易にし、これはエアロゾル発生装置の動作中にエアロゾルを発生するために有益である。
クリーニングまたは交換のために発熱体を簡単に評価することができる誘導ヒーターを有するエアロゾル発生装置を有することが望ましいことになる。
本発明の第一の態様によると、エアロゾル形成基体を加熱するための誘導ヒーターを備えるエアロゾル発生装置が提供されている。誘導ヒーターは誘導コイルおよび発熱体を備え、発熱体は誘導コイル内に配設可能である。誘導コイルは、誘導コイルの長軸方向の長さに沿った側面開口部を備える。側面開口部は、発熱体にアクセスすることを可能にするように構成されている。エアロゾル発生装置はハウジングをさらに備えてもよく、誘導コイルはこのハウジング内に配設されてもよく、またハウジングはハウジング内の誘導コイルの側面開口部に対応する側面開口部を備えてもよい。
側面開口部は、コイルの長軸方向の全長にわたって延びるスリットの形状を有してもよい。誘導コイルは、コイルの長軸方向軸と直角を成すC字形状断面を有してもよい。
側面開口部は、誘導コイル内に配設されている発熱体にアクセスすることを可能にする。このようにして、発熱体のクリーニングが改善されうる。例えば、小さいブラシなどのクリーニングツールを側面開口部の中に導入して、発熱体をクリーニングしてもよい。別の方法として、発熱体は、誘導コイル内の側面開口部を通してエアロゾル発生装置から取り外されてもよい。発熱体は、側面開口部を通して交換可能であってもよい。
たばこを含有するエアロゾル形成基体は、エアロゾル発生物品の形態で提供されてもよい。エアロゾル発生物品は、たばこスティックなどの消耗品として提供されてもよい。以下において、エアロゾル発生物品は消耗品として示される。これらの消耗品は細長いロッド様の形状を有してもよい。こうした消耗品は典型的に、装置の陥凹部の中に押し込まれる。陥凹部において、誘導ヒーターの発熱体は、消耗品を貫通するように構成されている。誘導ヒーターの複数の加熱サイクル後に消耗品内のエアロゾル形成基体が枯渇すると、消耗品は取り外され、新しい消耗品と交換される。枯渇した消耗品を取り外す際に、枯渇したエアロゾル形成基体の残留物が発熱体にくっつき、発熱体の機能を損なう場合がある。こうした残留物は、後続のエアロゾル発生に影響を与える場合があり、それ故に望ましくない。誘導コイルに側面開口部を提供することによって、残留物の除去が容易になる。
さらなる利点として、ユーザーは、消耗品が装置の内側に正しく定置されているかどうかを側面開口部を通して識別しうる。
側面開口部は、発熱体が円形断面を有する時に発熱体の直径より大きい幅を有してもよい。側面開口部は、発熱体が円形断面または非円形断面を有する時に発熱体の幅より大きい幅を有してもよい。それ故に、発熱体は側面開口部を通してクリーニングされてもよく、または取り外されてもよい。
エアロゾル発生装置はハウジングをさらに備えてもよく、誘導コイルはハウジング内に配設されている。このようにして、誘導コイルはハウジングによって保護されている。誘導コイルは、ハウジングの壁内に一体的に形成されてもよく、またはハウジングの内壁に隣接して位置してもよい。ハウジングは、ハウジング内の誘導コイルの側面開口部に対応する側面開口部を備える。ハウジングの側面開口部およびコイルは、発熱体がハウジング内の側面開口部を通して評価可能でありうるように整列する。
エアロゾル発生装置は、誘導ヒーターの誘導コイルに電力を供給するための電源と、電源から誘導ヒーターの誘導コイルへの電力の供給を制御するためのコントローラーとをさらに備えてもよい。
側面開口部はまた、空気吸込み口として構成されてもよい。周囲空気はその後、発熱体に向かって導かれてもよく、また挿入された消耗品を通して吸い込まれてもよい。空気を装置の中に導入するための追加的な空気吸込み口は必要ない場合がある。
側面開口部は、クリーニングツールが側面開口部の中に挿入されることを可能にする形状を有してもよい。側面開口部は、クリーニングツールの形状に対応する寸法としてもよい。側面開口部は、発熱体の長さに対応する垂直なスリット様形状を有することが好ましい。この形状は、発熱体をクリーニングするためにクリーニングツールが発熱体の全長にアクセスすることを可能にする。
発熱体およびコイルは所定の長さを有してもよい。発熱体はコイルと同じ長さを有してもよい。発熱体はピンまたはブレードの形状を有してもよい。発熱体は固体であってもよく、一方でコイルは、発熱体がコイル内に配設されることができるように、らせん状の形状を有してもよい。コイルは、らせん状のばねの形状を有するらせん状に巻かれたコイルとして提供されてもよい。コイルは、AC電流が電源からコイルを通して流れることができるように、接点要素を備えてもよい。誘導コイルに供給されるAC電流は、高周波AC電流であることが好ましい。本出願の目的で、「高周波」という用語は、約1メガヘルツ(MHz)〜約30メガヘルツ(MHz)(1MHz〜30MHzの範囲を含む)、具体的には約1メガヘルツ(MHz)〜約10MHz(1MHz〜10MHzの範囲を含む)、なおより具体的には約5メガヘルツ(MHz)〜約7メガヘルツ(MHz)(5MHz〜7MHzの範囲を含む)の範囲の周波数を意味することが理解される。コイルによって生成された磁界が発熱体を貫通し、これによって渦電流が作り出されるため、コイルと発熱体の間に直接的または電気的接続を確立する必要はない。渦電流は熱エネルギーに変換される。コイルだけでなく発熱体も、金属などの導電性材料から作製されてもよい。発熱体およびコイルは円形状、楕円形状、または多角形状の断面を有してもよい。誘導コイルは、装置のハウジングの中に配設されてもよい。ハウジングは、コイルのための閉じ込めになってもよい。第二のハウジング部分内に渦電流が発生されないように、またヒステリシス機構を通して加熱可能でもないように、ハウジングは非導電性材料から作製されてもよい。言い換えれば、ハウジングは非サセプタ材料、例えば非導電性の非サセプタ材料から作製されてもよい。装置のハウジング全体は、非導電性材料から作製されてもよい。別の方法として、誘導コイルに隣接するハウジングは、非導電性材料から作製されてもよい。
ハウジングの側面開口部は、発熱体がハウジングの側面開口部を通して挿入される、および取り外されることを可能にする形状を有してもよい。発熱体は基部セクションおよび加熱セクションを備えてもよく、発熱体はハウジングの側面開口部を通して誘導コイル内の位置に摺動可能に挿入可能となるように構成されてもよい。基部セクションおよび加熱セクションは一体的に形成されてもよい。基部セクションおよび加熱セクションは、同一の材料から作製されてもよい。ハウジングの側面開口部は、発熱体の基部セクションだけでなく加熱セクションもがハウジングの側面開口部を通過することを可能にする形状を有してもよい。ハウジングの側面開口部の形状は、加熱セクションの長軸方向軸に対して直角を成して延びることが好ましい細長い加熱セクションおよび基部セクションが、ハウジングの側面開口部を通過することを可能にする、逆T字形状であることが好ましい場合がある。
ハウジングの側面開口部と隣接して、ハウジングの中に挿入中に発熱体の基部セクションを案内するために、案内要素がハウジングの中に提供されてもよい。基部セクションの挿入後にハウジングの内側に基部セクションを保持するために、保持要素がハウジングの中に提供されてもよい。
発熱体の基部セクションは、発熱体がハウジングの中に挿入された後も見えるままになるタブ(好ましくは色付きのタブ)を備えてもよい。タブは、発熱体がハウジングの側面開口部を通してエアロゾル発生装置の中に挿入されている場合でさえも、タブが外側から見えるように、発熱体の基部の側面に配設されてもよい。タブは、発熱体がエアロゾル発生装置内に存在することを消費者が識別することを可能にする場合があり、かつエアロゾル発生装置の中に挿入された発熱体のタイプを消費者が識別することを可能にする場合がある。タブ、または基部セクション、またはタブおよび基部セクションは、基部セクションおよび発熱体を側面開口部を通して取り外すために、ユーザーによって把持されてもよい。
基部セクションは断熱性材料から作製されてもよい。このようにして、消費者は、基部セクションが高温になり過ぎることなく発熱体の基部セクションを取り外してもよい、または基部セクションに触れてもよい。
基部セクションは非導電性材料から作製されてもよい。それ故に、基部セクションの加熱が防止されうるように、誘導ヒーターの動作中に発熱体の基部セクションにおいて渦電流は生成されない場合がある。基部セクションは断熱性かつ非導電性の材料から作製されてもよい。
異なる長さの異なる発熱体が、同一の装置で使用されてもよい。異なる長さは、誘導ヒーターの異なる加熱レジームを可能にする。より長い発熱体は、より多くの熱を生成し、また消耗品内でより深くに貫通する一方で、より短い発熱体はより少ない熱を生成し、また消耗品内でより浅く貫通する。望ましい加熱レジームに応じて、ユーザーは発熱体を側面開口部を通して変えうる。側面開口部は、異なる長さの発熱体が側面開口部を通して導入されることを可能にするために十分に長い長さを有してもよい。異なるタブの色は、異なる長さの発熱体を示してもよい。
装置のハウジングはコントローラーを備えてもよい。コントローラーはマイクロプロセッサを備えてもよく、これはプログラム可能マイクロプロセッサであってもよい。コントローラーはさらなる電子構成要素を備えてもよい。コントローラーは、誘導ヒーターへの電力の供給を調節するように構成されてもよい。電力は装置の起動後、誘導ヒーターに連続的に供給されてもよく、または断続的に(例えば、吸煙するごとに)供給されてもよい。電力は、電流パルスの形態で誘導ヒーターに供給されてもよい。
装置は、ハウジング内に電源(典型的には電池)を備えてもよい。代替として、電源はコンデンサーなど別の形態の電荷蓄積装置であってもよい。電源は、再充電を必要とする場合があり、また一回以上の吸煙のために十分なエネルギーの蓄積を可能にする容量を有してもよい。例えば、電源は約6分間、または6分の倍数の時間にわたってエアロゾルを連続的に発生することを可能にする十分な容量を有してもよい。別の実施例において、電源は所定の回数の吸煙、または誘導ヒーターの不連続的な起動を可能にするのに十分な容量を有してもよい。
エアロゾル形成基体は均質化したたばこ材料を含んでもよい。エアロゾル形成基体はエアロゾル形成体を含んでもよい。エアロゾル形成基体は、均質化したたばこ材料と、エアロゾル形成体と、水とを含むことが好ましい。均質化したたばこ材料を提供することは、エアロゾル発生と、エアロゾル発生物品の加熱中に発生したエアロゾルのニコチン含有量および風味プロファイルとを改善する場合がある。具体的には、均質化したたばこを作製するプロセスは、たばこ葉を粉砕することを伴い、これは加熱時のニコチンおよび風味の放出をより効果的に可能にする。
誘導ヒーターは、吸煙検出システムによってトリガーされうる。別の方法として、誘導ヒーターは、ユーザーの吸煙の持続時間中に保持されるオンオフボタンを押すことによってトリガーされうる。
吸煙検出システムはセンサーとして提供されてもよく、これは気流センサーとして構成されてもよく、また気流速度を測定してもよい。気流速度は、エアロゾル発生装置の気流経路を通してユーザーによって引き出される一回当たりの空気の量を特徴付けるパラメータである。吸煙の開始は、気流が所定の閾値を超える時に、気流センサーによって検出されてもよい。開始はまた、ユーザーがボタンを起動すると検出されてもよい。
センサーはまた、吸煙中にユーザーによって装置の気流経路を通して引き出される、エアロゾル発生装置の内側の空気の圧力を測定する圧力センサーとして構成されてもよい。
上述の通りのエアロゾル発生装置および消耗品は、電気的に作動する喫煙システムであってもよい。エアロゾル発生システムは携帯型であることが好ましい。エアロゾル発生システムは従来の葉巻たばこまたは紙巻たばこに匹敵するサイズを有してもよい。喫煙システムは、およそ30ミリメートル〜およそ150ミリメートルの全長を有してもよい。喫煙システムは、およそ5ミリメートル〜およそ30ミリメートルの外径を有してもよい。
本発明はエアロゾル発生装置を製造するための方法にさらに関し、方法は以下の工程を含む。
エアロゾル形成基体を加熱するための誘導ヒーターを提供する工程であって、誘導ヒーターが誘導コイルおよび発熱体を備え、発熱体が誘導コイル内に配設可能であり、誘導コイルが誘導コイルの長軸方向の長さに沿って側面開口部を備え、かつ側面開口部が発熱体にアクセスすることを可能にするように構成されている、工程。
例証としてのみであるが、以下の添付図面を参照しながら本発明をさらに説明する。
図1は、従来の誘導ヒーターを示す。 図2a〜cは、本発明による長軸方向の長さに沿った側面開口部を有する誘導コイルを有する誘導ヒーターを示す。 図3は、エアロゾル発生装置の中の図2の誘導ヒーターを示す。 図4a、bは、挿入された消耗品を有するエアロゾル発生装置を示す。 図5a〜cは、異なる空気吸込み口を有するエアロゾル発生装置を示す。 図6a、bは、エアロゾル発生装置をクリーニングツールとともに示す。 図7は、装置の中に挿入可能な摺動基部セクションを備える発熱体を有するエアロゾル発生装置を示す。 図8は、異なる長さを有する発熱体を示す。
図1は、誘導コイル14内に配設されている細長い発熱体12を有する従来の誘導ヒーター10を示す。細長い発熱体12は、消耗品の挿入を容易にするためのテーパー状の先端を有する。
図2は、誘導コイル18および発熱体20を備える本発明による誘導ヒーター16を示す。誘導コイル18は、側面開口部22が誘導コイル18の長軸方向の全長に沿って提供されるように、図1に描写の通りの従来の誘導コイルに対して修正されている。図2cは、誘導コイル18内に配設されている発熱体20を示す。発熱体20が側面開口部22を通して誘導コイル18の中に挿入されることができるように、側面開口部22の幅は発熱体20の直径より大きい。
側面開口部22を通して、発熱体20をクリーニングするためにクリーニングツールを挿入することができる。発熱体20は、誘導コイル18内から取り外すことができる。側面開口部22は、誘導コイル18による磁界の生成が著しく悪化しないように比較的狭い。側面開口部22は、発熱体20の直径よりわずかに大きい幅を有する。図2で分かる通り、誘導コイル18の巻線は、側面開口部22を有する誘導コイル18を形成するために単一のワイヤーを使用可能にすることを容易にするためにU字形状である。ワイヤーの端部は、誘導コイル18を通してAC電流を方向付けるために接触することができる。
図3は、エアロゾル発生装置24の中に配設された、図2に描写の通りの誘導ヒーター16を示す。エアロゾル発生装置24は、電池などの電源と、電源から誘導ヒーター16の誘導コイル18への電気エネルギーの流れを制御するためのコントローラーとを備える第一のハウジング部分26を備える。エアロゾル発生装置24の近位端30にて、第二のハウジング部分28が配設されていて、誘導コイル18が第二のハウジング部分28内に配設されている。消耗品は、装置24の近位端30にて陥凹部38の中に挿入されている。第二のハウジング部分28は、誘導コイル18を汚染または損傷から保護するために提供されている。図3は、第二のハウジング部分28の中にある側面開口部32を示す。第二のハウジング部分28の中にある側面開口部32は、誘導コイル18の中にある側面開口部22に対応する。このようにして、誘導コイル18内の、かつ第二のハウジング部分28内の発熱体20は、側面開口部32を通して評価されることができる。図3はまた、誘導ヒーター16を起動するためのボタン34を示す。
図3では、第二のハウジング部分28内の誘導コイル18の配設を見ることができるように、第二のハウジング部分28は透明に描写されている。
図4は、第二のハウジング部分28の中で、近位端30にて陥凹部38の中に挿入されている消耗品36を示す。図4aでは消耗品36はまだ陥凹部38の中に挿入されていない一方で、図4bでは消耗品36は陥凹部38の中に挿入されている。
図5は、エアロゾル発生装置24の例示的な断面図を示し、電池42ならびにコントローラー44は第一のハウジング部分26の中に描写されている。図5bおよび図5cでは、空気吸込み口44が描写されていて、この空気吸込み口44は側面開口部22、32によって実現されている。周囲空気を側面開口部22、32を通して装置の中に引き出し、図5cの矢印によって示される通り、消耗品36を通して発熱体20の隣に排出することができる。
図6は、発熱体20をクリーニングするために、側面開口部22、32の中に挿入されることができるクリーニングツール46を示す。これについて、図6aは側面開口部22、32の中に挿入されるように配設されているクリーニングツール46を示し、また図6bは側面開口部22、32の中に挿入されているクリーニングツール46を示す。
図7は、第二のハウジング部分28が近位端30にて完全に閉じられているように、第二のハウジング部分28の中の側面開口部32が第二のハウジング部分28の全長に沿って延びない、さらなる実施形態を示す。また、側面開口部32の遠位セクションにて、側面開口部32の長軸方向軸と直角を成して延びるさらなるスリット48が提供されている。基部セクション50を備える修正された発熱体20が、スリット48を含む側面開口部32を通して第二のハウジング部分28の中に挿入されることができるように、スリット48が提供されている。基部セクション50は、誘導ヒーター16を動作させた直後に把持されることができるように、熱的に非伝導性かつ非導電性の材料から作製される。基部セクション50は摺動要素として構成されている。基部セクション15には色付きタブ52が提供されている。色付きのタブ52は、発熱体20が第二のハウジング部分28の内側に提供されていて、かつどの種類の発熱体20が第二のハウジング部分28の内側に提供されているかを識別することを可能にする。発熱体20は導電性材料から作製された細長い固体の加熱セクション54を備える。
図7では、基部セクション50を有する発熱体20の側面開口部32を通した挿入を容易にするために、案内要素56が第二のハウジング部分28の基部部分58に提供されている。案内要素56および基部セクション50は、溝および舌の形状などの対応する形状を有してもよい。
図8は、異なる発熱体20を示し、発熱体20は異なる長さの加熱セクション54を備える。異なる発熱体20は色分けすることができ、これによって、ユーザーはタブ52の異なる色によって、異なる発熱体を識別しうる。第二のハウジング部分28の中にある側面開口部32、および誘導コイル18の中にある側面開口部22は、異なる発熱体20を側面開口部22、32の中に挿入することができるように十分な長さを有する。
本発明は説明された実施形態に限定されない。当業者は、異なる実施形態の文脈において記載されている特徴を、本発明の範囲内で相互に組み合わせることができることを理解する。

Claims (14)

  1. エアロゾル発生装置であって、
    エアロゾル形成基体を加熱するための誘導ヒーターであって、誘導コイルおよび発熱体を備え、前記発熱体が誘導コイル内に配設可能である誘導ヒーターと、
    前記誘導コイルの前記長軸方向の長さに沿った側面開口部を備える前記誘導コイルであって、前記側面開口部が前記発熱体にアクセスすることを可能にするように構成されていて、前記エアロゾル発生装置がハウジングをさらに備え、前記誘導コイルが前記ハウジング内に配設されていて、かつ前記ハウジングが前記ハウジング内の前記誘導コイルの側面開口部に対応する側面開口部を備える、前記誘導コイルと、を備えるエアロゾル発生装置。
  2. 前記側面開口部が前記発熱体の直径より大きい幅を有する、請求項1に記載のエアロゾル発生装置。
  3. 前記側面開口部が、空気が前記装置を通して引き出されることを可能にするように構成されている、請求項1〜2のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
  4. 前記側面開口部が、前記側面開口部の中にクリーニングツールが挿入されることを可能にする形状を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
  5. 前記発熱体が前記側面開口部を通して取り外し可能に挿入可能である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
  6. 前記ハウジングの前記側面開口部が逆T字形状を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
  7. 前記発熱体が、加熱セクションおよび前記加熱セクションと直角を成す基部セクションを備え、前記発熱体が、前記ハウジングの前記側面開口部を通して摺動可能に挿入可能であるように構成されている、請求項6に記載のエアロゾル発生装置。
  8. 前記発熱体の前記基部セクションが、前記発熱体が前記誘導コイル内に位置した後に見えるままになるタブを備える、請求項7に記載のエアロゾル発生装置。
  9. 前記ハウジングが、前記発熱体の前記基部セクションを前記ハウジングの中に案内するための前記ハウジングの前記側面開口部に隣接した案内要素を備える、請求項7または8に記載のエアロゾル発生装置。
  10. 前記基部セクションが断熱性材料から作製されている、請求項7〜9のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
  11. 前記基部セクションが非導電性材料から作製されている、請求項7〜10のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
  12. 前記誘導コイルがC字形状断面を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のエアロゾル発生装置。
  13. エアロゾル発生装置を製造するための方法であって、
    エアロゾル形成基体を加熱するための誘導ヒーターを提供する工程であって、前記誘導ヒーターが誘導コイルおよび発熱体を備え、前記発熱体が前記誘導コイル内に配設可能であり、前記誘導コイルが前記誘導コイルの長軸方向の長さに沿って側面開口部を備え、前記側面開口部が前記発熱体にアクセスすることを可能にするように構成されていて、かつ前記エアロゾル発生装置がハウジングをさらに備え、前記誘導コイルが前記ハウジング内に配設されていて、かつ前記ハウジングが前記ハウジング内の前記誘導コイルの前記側面開口部に対応する側面開口部を備える、工程を含む方法。
  14. エアロゾル発生装置であって、
    エアロゾル形成基体を加熱するための誘導ヒーターであって、発熱体を受容するための誘導コイルを備え、前記誘導コイルが前記誘導コイルの長軸方向の長さに沿った側面開口部を備え、前記側面開口部が、前記誘導コイル内に受容された発熱体にアクセスすることを可能にするように構成されている、誘導ヒーターを備えるエアロゾル発生装置。
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