TW202034799A - 非燃燒型加熱吸煙物品及其使用方法,以及非燃燒型加熱吸煙系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種非燃燒型加熱吸煙物品,即使在230℃以下的加熱溫度使用的情況,亦可降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。本發明之非燃燒型加熱吸煙物品係包含:包含煙草與霧氣生成基材的煙草填充物,以及配置於上述煙草填充物的下游之濾器,其中上述煙草填充物係可形成pH值在7.8以下之霧氣。
Description
本發明係關於非燃燒型加熱吸煙物品及其使用方法、以及非燃燒型加熱吸煙系統。
近年,作為利用燃燒以進行吸煙的一般燃燒吸煙物品的替代,開發了利用加熱取代燃燒的非燃燒型加熱吸煙物品(例如專利文獻1)。非燃燒型加熱吸煙物品中,煙草填充物之中除了煙草以外,亦包含經加熱而生成霧氣(aerosol,又稱氣溶膠)的霧氣生成基材。在吸嚐時,係將香吸嚐味成分與霧氣一起吸嚐。
非燃燒型加熱吸煙物品中,通常係以超出230℃的溫度將煙草填充物加熱。藉由以超出230℃的溫度加熱,煙草中所包含之纖維素、半纖維素、木質素等進行熱分解而生成各種熱分解物,導致所得之香吸嚐味變得複雜。
[專利文獻1]國際公開第2017/203686號
[專利文獻2]日本特表2009-502136號公報
非燃燒型加熱吸煙物品中,若以超出230℃的溫度加熱煙草填充物,則隨著上述熱分解的進行而生成各種熱分解物,該熱分解物包含於霧氣粒子中。因此,霧氣粒子的揮發性降低。又,霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性亦降低。
另一方面,若以230℃以下的溫度加熱煙草填充物,只會稍微進行上述熱分解,因此霧氣粒子中所含之熱分解物的量變少。因此,霧氣粒子的揮發性變高。又,霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性亦變高,香吸嚐味成分從霧氣粒子揮發而變得容易氣化。此情況下,霧氣在通過配置於煙草填充物之下游的濾器時,會發生霧氣粒子之機械性過濾(以下稱為機械性過濾),其中霧氣粒子係物理性接觸濾器而被過濾,除此之外,香吸嚐味成分亦隨著吸附而被捕捉(以下稱為吸附過濾),其中從霧氣粒子揮發的香吸嚐味成分之氣體吸附於濾器表面而被捕捉。因此,濾器中的香吸嚐味成分的過濾性變高,而無法對使用者供給足量的香吸嚐味成分。
作為解決該課題的方法,例如考慮採用未設置濾器的構成(例如專利文獻2)。然而,不具備濾器的非燃燒型加熱吸煙物品,因為通氣阻力低,其吸煙行為與具備濾器的一般非燃燒型加熱吸煙物品大為不同,導致使用者難以吸嚐。
本發明之目的係提供一種非燃燒型加熱吸煙物品,即使在230℃以下的加熱溫度下使用的情況,亦可降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品,係包含:包含煙草與霧氣生成基材的煙草填充物,以及配置於上述煙草填充物的下游之濾器,其中上述煙草填充物係可形成pH值7.8以下之霧氣。
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品的使用方法,係包含將本發明之非燃燒型加熱吸煙物品的煙草填充物加熱至230℃以下。
本發明之非燃燒型加熱吸煙系統,包含:本發明之非燃燒型加熱吸煙物品;及將上述煙草填充物進行加熱之加熱裝置。
根據本發明,可提供一種非燃燒型加熱吸煙物品,其即使在230℃以下的加熱溫度下使用的情況,亦可降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。
100、200、300‧‧‧非燃燒型加熱吸煙物品
101‧‧‧電池
102、206‧‧‧煙草填充物
103、600‧‧‧煙彈
104、303‧‧‧加熱器
105‧‧‧煙嘴
106、212‧‧‧濾器
201‧‧‧含煙草區段
202‧‧‧煙嘴區段
203‧‧‧冷卻區段
204‧‧‧中央孔區段
205‧‧‧濾器區段
207‧‧‧包材
208‧‧‧筒狀構件
209‧‧‧通孔
210‧‧‧填充層
211‧‧‧第一內栓包材
213‧‧‧第二內栓包材
214‧‧‧外栓包材
215‧‧‧煙嘴襯紙
301‧‧‧加熱裝置
302‧‧‧本體
304‧‧‧金屬管
305‧‧‧電池單元
306‧‧‧控制單元
307‧‧‧凹部
601‧‧‧陶瓷加熱器
602‧‧‧加熱裝置
603‧‧‧加熱部
604‧‧‧輔助具
605‧‧‧開孔
第1圖係本發明的第一實施態樣之非燃燒型加熱吸煙物品的剖面圖。
第2圖係本發明的第二實施態樣之非燃燒型加熱吸煙物品的剖面圖。
第3圖係本發明之非燃燒型加熱吸煙系統的一例,(a)係顯示在將非燃燒型加熱吸煙物品插入加熱裝置之前的狀態,(b)係顯示將非燃燒型加熱吸煙物品插入加熱裝置以進行加熱之狀態的示意圖。
第4圖係描繪實施例10、11、比較例5至8中的過濾增加指標值與香吸嚐味效果值之關係的圖表。
第5圖係描繪實施例1至11、比較例1至8中的霧氣之pH值與過濾增加指標值之關係的圖表。
第6圖係顯示參考例1至5中所使用的煙彈(pod)及加熱裝置的概略圖。
[非燃燒型加熱吸煙物品]
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品包含:包含煙草與霧氣生成基材之煙草填充物;及配置於上述煙草填充物的下游之濾器。此處,上述煙草填充物係可形成pH值在7.8以下之霧氣。
本案發明人等發現,藉由使霧氣的pH值在7.8以下,即使在230℃以下的加熱溫度下使用非燃燒型加熱吸煙物品的情況,亦可降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性,而能夠對使用者供給足量的香吸嚐味成分。
如上所述,在230℃以下的加熱溫度下使用以往的非燃燒型加熱吸煙物品的情況,僅會稍微發生煙草中所包含之成分的熱分解,使得霧氣粒子中所包含之熱分解物的量變少。因此,霧氣粒子的揮發性變高,霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性亦變高。此情況下,在霧氣通過濾器時,除了以濾器機械性過濾霧氣粒子的機械性過濾以外,亦會發生從霧氣粒子揮發之香吸嚐味成分之氣體吸附於濾器表面而被捕捉的吸附過濾。因此,濾器中的香吸嚐味成分的過濾性變高。
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品中,因為煙草填充物可形成pH值在7.8以下的霧氣,因此霧氣粒子中的霧氣溶液為酸性,而與鹼性的尼古丁等香吸嚐味成分形成酸鹼結合。因此,霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性降低,使香吸嚐味成分容易留在霧氣粒子內。因此,即使在230℃以下的加熱溫度下使用該非燃燒型加熱吸煙物品的情況,亦可降低香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾,結果可降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。
本發明中,由煙草填充物所形成的霧氣之pH值為7.8以下,較佳為7.5以下,更佳為7.3以下,再佳為7.0以下。霧氣的pH值範圍的下限並無特別限定,即使在煙草填充物所包含之成分完全轉移至霧氣的情況,因為霧氣的pH值通常為4.0以上,因此可在4.0以上。
另外,本發明中「霧氣」係包含具有源自煙草之香吸嚐味成分的霧氣粒子與包覆在其周圍的氣體。又,「霧氣的pH值」,係在添加超純水10ml的空氣採集器中直接採集通過濾器之前的30℃以下的霧氣10至15mg所得之溶液的pH值。以下說明本發明的詳細內容。
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品只要包含煙草填充物與配置於上述煙草填充物之下游的濾器,則其構成無特別限定。本發明之非燃燒型加熱吸煙物品,可為例如後述的第一及第二實施態樣之非燃燒型加熱吸煙物品。
(煙草填充物)
本發明之煙草填充物係只要包含煙草與霧氣生成基材且可形成pH值在7.8以下的霧氣者,則無特別限定。如後所述,該煙草填充物較佳係更包含有機酸。又,該煙草填充物,亦可更包含揮發性香料成分、水等。煙草填充物可為例如能夠生成包含具有胺基之香吸嚐味成分之霧氣的煙草填充物,而該胺基在230℃以下形成鹽。
作為煙草的種類,可適當將東方種、黃色種、白肋種、在來種及其他煙草(nicotiana tabacum)品種或圓葉煙草(Nicotiana rustica)系品種混合使用,以成為目標的味道。上述煙草之種類的詳細內容,例如在「煙草事典,煙草綜合研究中心,2009.3.31」中揭示了詳細內容。該等之中,作為煙草,較佳為東方種、黃色種。亦即,煙草較佳係包含東方種及黃色種的至少一者。由於東方種及黃色種之含氮量少,所以轉移至霧氣粒子的鹼性物質少,又因為大量包含有機酸等而可降低霧氣的pH值。從進一步降低霧氣之pH值的觀點而言,煙草較佳係包含東方種及黃色種的至少一者50質量%以上,更佳為包含60質量%以上,再佳為包含70質量%以上,特佳為包含100質量%,亦即煙草由東方種及黃色種的至少一者所構成者為特佳。作為使用部位,可列舉如:葉(緩和絲)、莖、葉脈(中骨絲)、根、花等。
煙草的形態無特別限定,煙草絲、再生片、細粉末等的任何形態皆可使用。例如,亦可使用將經乾燥的煙草葉切絲而成為寬度0.8至1.2mm者。切絲成上述寬度的情況,絲的長度約為5至20mm左右。又,亦可使用將經乾燥的煙草葉粉碎並均勻化而使平均粒徑為20至200μm左右,並將其進行片材加工,再將該片材切絲成寬度0.8至1.2mm者。切絲成上述寬度的情況,絲的長度約為5至20mm左右。再者,針對上述進行片材加工者,亦可不切絲而進行碎褶加工以作為填充物使用。又,亦可將成形為圓筒狀的複數片材配置為同心圓狀。
將煙草粉碎並均勻化以加工為片材的方法,存在多個習知的方法。第1個方法係使用造紙製程製作造紙片;第2個方法係使水等適當溶劑混合而均勻化後,將均勻化物薄薄地澆鑄在金屬製板或金屬製板帶上,再使其乾燥而製作澆鑄片;第3個方法係將水等適當溶劑混合而均勻化,將其擠製成形為片狀而形成壓延片。關於上述均勻化片材的種類,「煙草事典,煙草綜合研究中心,2009.3.31」中揭示了詳細內容。
煙草填充物中的煙草含量並無特別限定,相對於煙草填充物100質量%,較佳為20至90質量%,更佳為50至90質量%,再佳為70至90質量%。藉由使該含量在20質量%以上,可供給足量的香吸嚐味成分。又,藉由使該含量在90質量%以下,可含有適量的煙草以外的其他成分。
霧氣生成基材,係只要可藉由加熱生成霧氣的材料則並無特別限定,可列舉例如:甘油、丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,3-丁二醇等多元醇;硬脂酸甲酯、十二烷二酸二甲酯、十四烷二酸二甲酯等羧酸脂肪
族酯;檸檬酸三乙酯、甘油三乙酸酯等。該等可使用一種,亦可併用兩種以上。由於所生成之霧氣粒子濃度越低,香吸嚐味成分越容易從霧氣揮發,而甘油係在230℃以下的加熱溫度下之揮發量少的基材,因此在本技術中可發揮特別有效的功能。
煙草填充物中的霧氣生成基材的含量並無特別限定,相對於煙草填充物100質量%,較佳為10至90質量%,更佳為10至50質量%,再佳為10至30質量%。藉由使該含量在10質量%以上,可生成、供給足量的霧氣。又,藉由使該含量在90質量%以下,可含有適量的霧氣生成基材以外的其他成分。
本發明之煙草填充物,從可降低霧氣之pH值的觀點而言,較佳係更包含有機酸。該有機酸,係除了煙草所包含之有機酸(第一有機酸)以外,另外添加於煙草填充物的第二有機酸。作為有機酸的種類,只要是可食性的有機酸且使霧氣的pH值在7.8以下者,則無特別限定,可列舉例如:乙醯丙酸、苯甲酸等。該等可使用一種,亦可併用兩種以上。
該有機酸的沸點較佳為300℃以下,更佳為280℃以下,再佳為250℃以下。藉由使上述有機酸的沸點在300℃以下,即使在230℃以下的加熱溫度下使用非燃燒型加熱吸煙物品的情況,上述有機酸亦容易揮發,霧氣粒子中所包含之有機酸量增加,故可更降低霧氣的pH值。上述有機酸之沸點範圍的下限並無特別限定,例如可為150℃以上。另外,本發明中「沸點」係表示於760mmHg之壓力的沸點,例如為經蒸餾所測定的值。
上述有機酸的第一酸解離常數較佳為4.0至5.0,更佳為4.1至4.8,再佳為4.2至4.5。藉由使上述有機酸之第一酸解離常數為4.0至5.0,在霧氣粒子內,有機酸容易與鹼性的香吸嚐味成分發生酸鹼反應,而更容易形成鹽。因此,霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性更低,可更加減少香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。另外,本發明中,「第一酸解離常數」係表示於25℃在水中的酸解離常數,例如為經中和滴定、吸光光度法、毛細管電泳所測定的值。
上述有機酸之沸點(℃)的值與上述有機酸之第一酸解離常數的值之乘積較佳為1000至1200,更佳為1020至1150,再佳為1040至1100。藉由使上述乘積的值為1000至1200,於230℃以下之加熱溫度中的有機酸的揮發性,與適於與香吸嚐味成分之酸鹼反應的酸強度之平衡變得良好,可更降低霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性,因此可更降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。
上述有機酸較佳係在25℃為固體。藉由使有機酸在25℃為固體,該有機酸的揮發性低,因此有機酸可穩定地存在於霧氣粒子內,可更降低霧氣的pH值。
上述有機酸較佳係在25℃可溶於上述霧氣生成基材。藉由使有機酸在25℃可溶於該霧氣生成基材,有機酸可均勻存在於霧氣粒子內,而能夠有效地與香吸嚐味成分形成鍵結狀態。因此,可更加降低霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性,而能夠更降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。另外,判斷有機酸是否可在25℃溶於霧氣生成基材,係在25℃將10mg的有機酸添加於1000mg的霧氣生成基材並攪拌,以目視確認
溶解性,變成無色透明或添加量大多溶解而消失的情況則判斷為「可溶」。甘油等多元醇溶液黏度高,於常溫難以測定,因此期盼先以任意高溫使其溶解後,再冷卻至常溫後進行觀察。
煙草填充物包含有機酸(第二有機酸)的情況,煙草填充物中的有機酸(第二有機酸)的含量,只要使霧氣的pH值在7.8以下則無特別限定,雖亦取決於有機酸的種類等,惟相對於煙草填充物100質量%,例如可為0.1至20質量%,亦可為0.5至10質量%。
本發明之煙草填充物,從賦予香吸嚐味的觀點而言,可因應需求包含揮發性香料成分。揮發性香料成分的種類並無特別限定,從賦予良好之香吸嚐味的觀點而言,可列舉如:對甲氧苯乙酮、苯乙酮、乙醯基吡、2-乙醯基噻唑、苜蓿萃取物、戊醇、丁酸戊酯、反式茴香腦、八角茴香油、蘋果汁、祕魯香膠油、蜜蠟精油、苯甲醛、苯偶姻類樹脂、苯甲醇、苯甲酸苯甲酯、苯乙酸苯甲酯、丙酸苯甲酯、2,3-丁二酮、2-丁醇、丁酸丁酯、丁酸、焦糖、荳蔻油、刺槐豆精油、β-胡蘿蔔素、胡蘿蔔汁、L-香旱芹酮、β-石竹烯、桂皮油、雪松木油、芹菜籽油、洋甘菊油、肉桂醛、肉桂酸、肉桂醇、肉桂酸肉桂酯、香茅油、DL-香茅醇、鼠尾草萃取物、可可、咖啡、白蘭地香油、芫荽籽油、小茴香醛、印蒿油、δ-癸內酯、γ-癸內酯、癸酸、蒔蘿香草油、3,4-二甲基-1,2-環戊二酮、4,5-二甲基-3-羥基-2,5-二氫呋喃-2-酮、3,7-二甲基-6-辛烯酸、2,3-二甲基吡、2,5-二甲基吡、2,6-二甲基吡、2-甲基丁酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、異戊酸乙酯、乳酸乙酯、月桂酸乙酯、乙醯丙酸乙酯、乙麥芽醇、辛酸乙酯、油酸乙酯、棕櫚酸乙酯、苯基乙酸乙酯、丙酸乙酯、硬脂酸乙酯、戊酸乙酯、乙香草
醛(ethyl vanillin)、乙香草醛葡萄糖苷、2-乙基-3,(5或6)-二甲基吡、5-乙基-3-羥基-4-甲基-2(5H)-呋喃酮、2-乙基-3-甲基吡、桉油醇、葫蘆巴精油、鷹爪豆精油(Genet absolute)、龍膽根浸漬液、香葉醇、乙酸香葉酯、葡萄汁、癒創木酚、番石榴萃取物、γ-庚內酯、γ-己內酯、己酸、順式-3-己烯-1-醇、乙酸己酯、己醇、苯基乙酸己基、蜂蜜、4-羥基-3-戊烯酸內酯、4-羥基-4-(3-羥基-1-丁烯)-3,5,5-三甲基-2-環己烯-1-酮、4-(對羥基苯基)-2-丁酮、4-羥基十一烷酸鈉、蠟菊精油(Immortelle absolute)、β-紫羅蘭酮、乙酸異戊酯、丁酸異戊酯、苯基乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、苯基乙酸異丁酯、茉莉精油、可樂果酊(cola nut tincture)、勞丹油(labdanum oil)、無萜檸檬油(terpeneless lemon oil)、甘草萃取物、沉香醇、乙酸沉香酯、圓葉當歸根油、麥芽醇、楓糖漿、薄荷醇、薄荷酮、乙酸L-薄荷酯、對甲氧基苯甲醛、甲基-2-吡咯酮、鄰胺苯甲酸甲酯、苯基乙酸甲酯、柳酸甲酯、4’-甲基苯乙酮、甲基環戊烯酮、戊酸3-甲酯、金合歡精油、糖蜜、肉豆蔻酸、橙花醇、橙花三級醇、γ-壬內酯、肉豆蔻油、δ-辛內酯、辛醛、辛酸、橙花油、橙油、鳶尾油、棕櫚酸、ω-十五烷內酯、薄荷油、巴拉圭苦橙葉精油、苯乙醇、苯乙酸苯乙酯、苯乙酸、胡椒醛、李子萃取物、丙烯基乙基愈創木酚、乙酸丙酯、3-亞丙基酞內酯、黑棗汁、丙酮酸、葡萄乾萃取物、玫瑰花油、萊姆酒、鼠尾草油、檀香油、留蘭香油、蘇合香精油、萬壽菊油、茶餾出物、α-松香醇、乙酸松油酯、5,6,7,8-四氫喹啉、1,5,5,9-四甲基-13-氧雜環(8.3.0.0(4.9))十三烷、2,3,5,6-四甲基吡、瑞香草油、番茄萃取物、2-十三烷酮、檸檬酸三乙酯、4-(2,6,6-三甲基-1-環己烯基)2-丁烯-4-酮、2,6,6-三甲基-2-環己烯-1,4-二酮、4-(2,6,6-三甲基-1,3-環己二烯
基)2-丁烯-4-酮、2,3,5-三甲基吡、γ-十一烷內酯、γ-戊內酯、香草萃取物、香草醛、藜蘆醛、紫羅蘭葉精油、煙草植物(煙草葉、煙草莖、煙草花、煙草根、及煙草種)的萃取物,特佳為薄荷醇。又,該等的揮發性香料成分可單獨使用1種或亦可併用2種以上。
煙草填充物包含揮發性香料成分的情況,煙草填充物中的揮發性香料成分的含量並無特別限定,從賦予良好的香吸嚐味的觀點而言,相對於煙草填充物質量,通常可為10000至50000ppm,較佳為20000至40000ppm。
煙草填充物的填充密度並無特別限定,從確保非燃燒型加熱吸煙物品的性能、賦予良好的香吸嚐味的觀點而言,通常為250至520mg/cm3,較佳為320至420mg/cm3。
(濾器)
本發明之濾器,係只要作為濾器而發揮功能並配置於上述煙草填充物的下游(霧氣之氣流中的吸口側)者,則無特別限定。作為濾器的材料,可列舉例如:以乙酸纖維素等纖維素、聚丙烯、聚乳酸、紙漿作為主原料的紙等。該等可使用一種,亦可併用兩種以上。作為濾器,較佳係包含乙酸纖維素的乙酸酯濾器。
該濾器的通氣阻力較佳為250至450mmH2O/120mm,更佳為270至430mmH2O/120mm,再佳為300至400mmH2O/120mm。濾器的通氣阻力在250mmH2O/120mm以上的情況,濾器中的霧氣粒子的機械性過濾雖增加,但此部分香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾比例相對降低。因此,每1個霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的量增加。另一方面,濾器
的通氣阻力為450mmH2O/120mm以下的情況,可使霧氣粒子的過濾性本身降低,而供給至使用者的霧氣粒子的量增加。因此,藉由使濾器的通氣阻力在250至450mmH2O/120mm的範圍內,可取得每1個霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的量與供給至使用者之霧氣粒子的量的平衡,而能夠賦予充分的香吸嚐味。另外,濾器的通氣阻力,可藉由濾器的材料、填充量等適當變更。又,本發明中濾器的通氣阻力,係在常溫(22℃)以空氣1.05L/min中的空氣之差壓所測定的值。
上述濾器所包含之塑化劑的量,相對於濾器100質量%,較佳為9.0質量%以下。通常為了調整濾器的硬度,而會有在濾器中添加塑化劑的情況。然而,該塑化劑通常與香吸嚐味成分之親和性高,會促進在濾器中的香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾。藉由使上述濾器所包含之塑化劑的量在9.0質量%以下,可更減少濾器中的香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾。上述濾器所包含之塑化劑的量較佳為6.0質量%以下,更佳為3.0質量%以下,特佳為0.0質量%,亦即上述濾器不含塑化劑。
作為上述塑化劑並無特別限定,可列舉例如:甘油三乙酸酯、鄰苯二甲酸酯等。該等可使用一種,亦可併用兩種以上。該等之中,作為塑化劑,從可進一步得到降低濾器中之香吸嚐味成分的過濾性之效果的觀點而言,較佳為甘油三乙酸酯。
上述濾器所包含之保濕劑的量,相對於濾器100質量%,較佳為9.0質量%以下。從確保保濕性的觀點而言,會有在濾器中添加保濕劑的情況。然而,該保濕劑通常大多為親水性者,因此與香吸嚐味成分之親和性高,會促進濾器中的香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾。藉由使上述濾
器所包含之保濕劑的量在9.0質量%以下,可更降低濾器中的香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾。上述濾器所包含之保濕劑的量較佳為6.0質量%以下,更佳為3.0質量%以下,特佳為0.0質量%,亦即上述濾器不包含保濕劑。
作為上述保濕劑並無特別限定,可列舉例如:丙二醇、甘油、1,3-丁二醇等。該等可使用一種,亦可併用兩種以上。該等之中,作為保濕劑,從可得到更降低濾器中之香吸嚐味成分的過濾性之效果的觀點而言,較佳為丙二醇。
濾器中,相對霧氣之氣流方向(軸向)為垂直的面,其剖面形狀並無特別限定,例如可為圓形、橢圓形、多角形等。濾器為圓筒狀的情況,濾器的周長並無特別限定,從通氣阻力的呈現性以及容易製造的觀點而言,較佳為17至27mm,更佳為20至25mm。濾器在霧氣之氣流方向(軸向)上的長度並無特別限定,例如可為4至10mm。又,濾器上亦可設置用以摻入稀釋空氣的開口。
(加熱溫度)
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品中,該煙草填充物的加熱溫度為230℃以下,較佳為220℃以下,更佳為200℃以下,再佳為180℃以下。
根據Journal of Analytic and Applied Pyrolysis(85,47-53)記載的Czegeny et.al(2009)的實驗結果指出,在非燃燒型加熱吸煙物品中常用的維吉尼亞調和(Virginia blend)的煙草,從230℃隨著熱分解而增加質量損失,在300℃出現第一峰值,而第二峰值則存在於450℃附近。如上所述,上述煙草填充物的加熱溫度在230℃以下的情況,僅會稍微發
生煙草中所包含之成分的熱分解,而霧氣粒子中所包含之熱分解物的量變少。因此,霧氣粒子的揮發性變高,霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性亦變高。此情況下,濾器中除了霧氣粒子的機械性過濾以外,亦會發生香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾,因此可更有效地使用本發明。
上述煙草填充物的加熱溫度範圍的下限並無特別限定,例如可為22℃以上,亦可為100℃以上。另外,本發明中「加熱溫度」係表示煙草填充物本身的最高溫度,例如其係表示將熱電偶插入煙草填充物中所測定之溫度的最高值。
(第一實施態樣)
第1圖係顯示本發明的第一實施態樣之非燃燒型加熱吸煙物品的剖面圖。第1圖所示之圓筒形的非燃燒型加熱吸煙物品100具備:電池101;煙草填充物102;收納煙草填充物102之煙彈103;可將煙彈103加熱之加熱器104;煙嘴105;及濾器106。藉由從電池101供給之電力而在加熱器104產生的熱能,傳遞至煙彈103內的煙草填充物102,煙草填充物102所包含之香吸嚐味成分及霧氣生成基材因為該熱能而氣化。所生成之包含香吸嚐味成分的霧氣,通過煙嘴105及濾器106供給至使用者。
(第二實施態樣)
第2圖係顯示本發明的第二實施態樣之非燃燒型加熱吸煙物品的剖面圖。第2圖所示之圓筒形的非燃燒型加熱吸煙物品200,具備含煙草區段201以及煙嘴區段202。煙嘴區段202具備冷卻區段203、中央孔區段204以及濾器區段205。使用時,包含煙草填充物206的含煙草區段201被加熱,而煙草填充物206所包含之香吸嚐味成分及霧氣生成基材氣化。所生
成之包含香吸嚐味成分的霧氣,通過冷卻區段203、中央孔區段204及包含濾器212的濾器區段205而供給至使用者。另外,亦可調換冷卻區段203與中央孔區段204的位置,亦可調換中央孔區段204與濾器區段205的位置。又,煙嘴區段202亦可不具有中央孔區段204。
含煙草區段201具有煙草填充物206及包覆煙草填充物206的筒狀包材207。將煙草填充物206填充於包材207內的方法並無特別限定,例如可用包材207將煙草填充物206包覆,亦可將煙草填充物206填充於筒狀的包材207。煙草的形狀如矩形般具有長邊方向的情況,煙草可以其長邊方向在包材207內分別成為不特定方向的方式填充於其中,亦可以在含煙草區段201之軸向或相對該軸向垂直之方向上整齊排列的方式填充於其中。藉由將含煙草區段201加熱,煙草填充物206所包含之香吸嚐味成分及霧氣生成基材氣化,該等藉由抽吸而轉移至煙嘴區段202。
冷卻區段203係以筒狀構件208所構成。筒狀構件208可為例如將厚紙加工為圓筒狀的紙管。筒狀構件208及後述煙嘴襯紙215上設有貫通兩者的通孔209。由於通孔209的存在而在抽吸時將外部氣體導入冷卻區段203內。藉此,含煙草區段201被加熱所生成之霧氣氣化成分與外部氣體接觸,因其溫度降低而液化,形成包含霧氣粒子的霧氣。通孔209的徑長(通過長度)並無特別限定,可為例如0.5至1.5mm。通孔209的數量並無特別限定,可為1個,亦可為2個以上。例如,亦可在冷卻區段203的圓周上設置多個通孔209。
中央孔區段204,係由具有中空部的填充層210、包覆填充層210的第一內栓(inner plug)包材211所構成。中央孔區段204具有提高
煙嘴區段202之強度的功能。填充層210可為例如高密度填充乙酸纖維素纖維的桿。由於填充層210之纖維的填充密度高,因此在吸嚐時,霧氣僅流過中空部,幾乎不會流入填充層210內。由於中央孔區段204內部的填充層210為纖維填充層,因此在使用時從外側的觸感不太會導致使用者產生違和感。另外,中央孔區段204亦可不具有第一內栓包材211,而是以熱成形保持其形狀。
濾器區段205,係由濾器212、包覆濾器212的第二內栓包材213所構成。濾器區段205中,因為至端部為止皆存在有濾器212,因此該端部具有與通常的燃燒吸煙物品相同的外觀。
中央孔區段204與濾器區段205係以外栓(outer plug)包材214連接。外栓包材214可為例如圓筒狀的紙。又,含煙草區段201、冷卻區段203與連接完成的中央孔區段204及濾器區段205,係由煙嘴襯紙215連接。該等的連接係可在例如煙嘴襯紙215的內側面塗布乙酸乙烯酯系糊等糊,插入上述3個區段並捲繞以進行連接。另外,該等的區段係可用複數片的襯紙分成多次連接。
[非燃燒型加熱吸煙物品的使用方法]
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品的使用方法係包含在230℃以下加熱本發明之非燃燒型加熱吸煙物品的煙草填充物者。如上所述,上述煙草填充物的加熱溫度為230℃以下的情況,僅稍微發生煙草中所包含之成分的熱分解,而使霧氣粒子中所包含之熱分解物的量變少。因此,霧氣粒子的揮發性變高,霧氣粒子所包含之香吸嚐味成分的揮發性亦變高。此情況下,除了在濾器中霧氣粒子的機械性過濾以外,亦發生香吸嚐味成分之氣體的
吸附過濾。本發明之方法中,因為減少上述香吸嚐味成分之氣體的吸附過濾,因此在230℃以下的加熱溫度的使用中,亦可降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。
本發明之非燃燒型加熱吸煙物品的使用方法,只要在230℃以下加熱本發明之非燃燒型加熱吸煙物品的煙草填充物,其以外的使用方法則無特別限定。上述煙草填充物的加熱溫度為230℃以下,較佳為220℃以下,更佳為200℃以下,再佳為180℃以下。上述煙草填充物的加熱溫度範圍的下限並無特別限定,例如可為22℃以上,亦可為100℃以上。
[非燃燒型加熱吸煙系統]
本發明之非燃燒型加熱吸煙系統,包含本發明之非燃燒型加熱吸煙物品以及將上述煙草填充物加熱的加熱裝置。上述非燃燒型加熱吸煙系統,因為具備本發明之非燃燒型加熱吸煙物品,因此即使在230℃以下經加熱裝置將煙草填充物進行加熱的情況,亦可降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性。本發明之非燃燒型加熱吸煙系統,只要具備本發明之非燃燒型加熱吸煙物品與上述加熱裝置,則無特別限定,亦可具有其他構成。
本發明之非燃燒型加熱吸煙系統可適用在例如非燃燒型加熱吸煙物品不包含將煙草填充物加熱之加熱機構的情況。作為一例,該非燃燒型加熱吸煙系統係可使用於上述第二實施態樣之非燃燒型加熱吸煙物品。例如,第3圖所示之非燃燒型加熱吸煙系統係具備上述第二實施態樣之非燃燒型加熱吸煙物品300、以及從外側將非燃燒型加熱吸煙物品300的含煙草區段加熱的加熱裝置301。第3圖(a)係顯示將非燃燒型加熱吸煙物品300插入加熱裝置301之前的狀態,第3圖(b)係顯示將非燃燒型加熱
吸煙物品300插入加熱裝置301並進行加熱的狀態。第3圖所示之加熱裝置301係具備本體302、加熱器303、金屬管304、電池單元305、控制單元306。本體302具有筒狀的凹部307,在凹部307的內側面,與插入凹部307之非燃燒型加熱吸煙物品300的含煙草區段對應的位置,配置有加熱器303及金屬管304。加熱器303可為電阻式加熱器,根據來自進行溫度控制的控制單元306的指示,從電池單元305供給電力,而進行加熱器303的加熱。從加熱器303產生的熱能,通過高導熱性的金屬管304,傳遞至非燃燒型加熱吸煙物品300的含煙草區段。另外,第3圖(b)為示意圖示,在非燃燒型加熱吸煙物品300的外周與金屬管304的內周之間雖具有空隙,但實際上從有效率地傳遞熱能的觀點而言,期望非燃燒型加熱吸煙物品300的外周與金屬管304的內周之間無空隙。另外,加熱裝置301係從外側將非燃燒型加熱吸煙物品300的含煙草區段加熱,但亦可從內側加熱。
藉由加熱裝置將煙草填充物加熱的溫度在230℃以下,較佳為220℃以下,更佳為200℃以下,再佳為180℃以下。上述煙草填充物的加熱溫度範圍的下限並無特別限定,例如可為22℃以上,亦可為100℃以上。
以下,以實施例更具體說明本發明,但本發明不限於該等的實施例。
[實施例1]
(煙草填充物的製備)
對於由白肋種(日本)50mg及黃色種(日本)50mg所構成的煙草絲100mg添加作為霧氣生成基材的甘油100mg而混合,藉此製備煙草填充物的樣本。另外,作為煙草絲,係使用以家用混合機預先將經乾燥的煙草葉粉碎後,使用篩網(商品名稱:AS200,Retch製),在amplitude-1.5mm/g的條件下使其振動2分鐘所得到的篩網孔徑0.5mm以下的煙草絲。
(濾器中的過濾性評定)
將該煙草填充物的樣本鋪設於第1圖所示的非燃燒型加熱吸煙物品(參照日本特開2014-76065)專用的煙彈以進行設置,在22℃、濕度60%的條件下儲藏2天以上。之後,將上述煙彈裝設於非燃燒型加熱吸煙物品的加熱裝置,進行吸煙試驗。具體而言,係在非燃燒型加熱吸煙物品的吸口部連接吸煙機(商品名稱:RM-26,Borgwaldt製),藉由加熱裝置將煙彈內的上述樣本預熱2分鐘。另外,使用熱電偶事先量測煙草填充物的加熱溫度(穩定運轉時),確認為160至170℃左右。接著,在既定的吸煙條件(55ml/2s,吸煙間隔30s)下,進行15抽吸(puff)。期間,使用Cambridge pad(44mmφ,Borgwaldt製)採集通過設於吸口部之濾器的成分。另外,濾器係使用3.5Y35000的乙酸酯濾器(通氣阻力:284mmH2O/120mm,甘油三乙酸酯含量:9.0質量%,濾器長度:14mm)。由乙酸酯濾器所捕捉的各成分的量(濾器捕捉量)以及通過乙酸酯濾器而被Cambridge pad所採集的各成分的量(濾器通過量),根據下述式(1)算出各成分在濾器中的過濾率。
式(1)過濾率(%)=(濾器捕捉量)/(濾器捕捉量+濾器通過量)×100
本實施例中,選擇容易測定的尼古丁作為香吸嚐味成分的代表成分。又,作為過濾的指標性成分,係選擇揮發性低的甘油。乙酸酯濾器所捕捉的成分以及被Cambridge pad採集的成分,係在甲醇溶劑中振動萃取40分鐘,並使用GC-FID定量。
本實施例中,作為過濾的指標值,係使用下述式(2)所示之過濾增加指標值。
式(2)過濾增加指標值=(尼古丁過濾率(%))/(甘油過濾率(%))
甘油因為蒸氣壓低,因此推測在加熱氣化後幾乎以粒子相存在,而在濾器內部的捕捉機制係由機械性過濾所支配。尼古丁未從甘油的霧氣粒子揮發的情況,係以包含尼古丁的霧氣粒子的機械性過濾為主,幾乎未發生尼古丁的氣體成分吸附於濾器表面及細孔的吸附過濾。此情況下,尼古丁過濾率與甘油過濾率相同,過濾增加指標值約為1。另一方面,尼古丁從甘油的霧氣粒子揮發的情況,除了包含尼古丁之霧氣粒子的機械性過濾以外,亦發生從霧氣粒子揮發之尼古丁的氣體成分吸附於濾器表面及細孔的吸附過濾。此情況下,尼古丁過濾率成為大於甘油過濾率的值,因此過濾增加指標值明顯大於1。如後述表2及第4圖所示,過濾增加指標值與香吸嚐味效果具有相關關係,藉由使過濾增加指標值在1.35以下,顯示出使用者可強烈感受到香吸嚐味成分,因此藉由使過濾增加指標值在1.35以下,判斷可明顯降低香吸嚐味成分在濾器中的過濾性,而能夠對使用者供給足量的香吸嚐味成分。
(霧氣的pH值測定)
霧氣的pH值測定係以下述方式進行:在添加有超純水10ml的空氣採集器中,直接採集通過濾器之前的30℃以下的霧氣10至15mg後,使用pH計(商品名稱:LAQUA,HORIBA Ltd.製)測定溶液的pH值。
濾器中的尼古丁及甘油的過濾率、過濾增加指標值以及霧氣的pH值的結果顯示於表1。
[實施例2至9、比較例1至4]
如表1所示變更煙草的種類及量,除此之外,與實施例1相同地製備煙草填充物的樣本,進行尼古丁及甘油的過濾率、過濾增加指標值以及霧氣的pH值測定及評定。結果顯示於表1。
如表1所示,霧氣的pH值在7.8以下的實施例1至9中,過濾增加指標值為1.35以下,濾器中的香吸嚐味成分的過濾性明顯降低,可知對使用者供給足量的香吸嚐味成分。又,可知較佳係以東方種、黃色種作為煙草。另一方面,霧氣的pH值超出7.8的比較例1至4中,過濾增加指標值超出1.35,可知濾器中的香吸嚐味成分的過濾性高。此情況下,
除了濾器中的霧氣粒子的機械性過濾以外,亦認為大量發生從霧氣粒子揮發的香吸嚐味成分之氣體吸附於濾器表面而被捕捉的吸附過濾。
[實施例10]
對白肋種(日本)所構成的煙草絲100mg添加作為霧氣生成基材的甘油100mg與作為有機酸的乙醯丙酸10mg而使其混合,藉此製備煙草填充物的樣本。除此之外,與實施例1相同地,進行尼古丁及甘油的過濾率、過濾增加指標值以及霧氣之pH值的測定、評定。又,藉由以下的方法,進行酸(有機酸、無機酸)對甘油之溶解性及香吸嚐味效果的評定。結果顯示於表2。
(酸對甘油的溶解性評定)
以目視評定於25℃中之10mg的酸對甘油1000mg的溶解性。「1」為未溶解,「5」為完全溶解,以1至5的5個階段進行評定。此處3以上的評定則判斷為「可溶」。
(香吸嚐味效果的評定)
以與上述濾器中的過濾性評定之相同條件,由5名評定小組進行吸煙,針對香吸嚐味的效果,以1至7的7個階段實施官能評定(1:完全無感,7:非常強烈)。將5人評定小組之評定的平均值作為香吸嚐味效果值。另外,若煙草的原料不同,則整體香吸嚐味的平衡大幅不同,較難以評定對香吸嚐味的效果,因此在上述實施例1至9及比較例1至4中,未實施此評定。此處的香吸嚐味效果值,係表示包含所有源自煙葉之香味而進行評定時的官能評定結果。
[實施例11、比較例5至8]
如表2所示變更酸(有機酸、無機酸)的種類,除此之外,與實施例10相同地製備煙草填充物的樣本,進行過濾增加指標值及霧氣之pH值的測定以及酸對甘油的溶解性及香吸嚐味效果的評定。結果顯示於表2。另外,作為參考,一併顯示未添加酸之比較例1的結果。
如表2所示,添加作為有機酸的乙醯丙酸或苯甲酸而使霧氣的pH值在7.8以下的實施例10、11中,過濾增加指標值為1.35以下,濾器中的香吸嚐味成分的過濾性明顯降低,可知香吸嚐味強烈。乙醯丙酸、苯甲酸係沸點在300℃以下,第一酸解離常數為4.0至5.0,沸點(℃)的值與第一酸解離常數之值的乘積為1000至1200,又,在25℃為固體,因為可溶於作為霧氣生成基材的甘油,因此認為可使霧氣的pH值在7.8以下。
另一方面,未添加酸或添加十九烷酸、磷酸、丙酮酸或己二酸的比較例1、5至8中,霧氣的pH值超出7.8、過濾增加指標值為超出1.35的值,可知香吸嚐味微弱。該等的酸係沸點、第一酸解離常數、沸點
(℃)的值與第一酸解離常數之值的乘積皆不在上述範圍內,或是於25℃中非為固體,或對甘油的溶解性低,因此認為並未見到效果。
第5圖係顯示描繪實施例1至11、比較例1至8中的霧氣之pH值與過濾增加指標值之關係的圖表。如第5圖所示,可知霧氣之pH值與過濾增加指標值具有高度相關關係。
[實施例12]
作為濾器,使用通氣阻力176mmH2O/120mm、甘油三乙酸酯含量9.0質量%、捲繞圓周24.1mm的乙酸酯濾器。使用微注射器在濾器內部中心單點添加甘油三乙酸酯並靜置1小時以上,藉此對濾器添加甘油三乙酸酯。除此之外,與實施例1相同地進行尼古丁及甘油的過濾率以及過濾增加指標值的測定、評定(霧氣的pH值:7.61)。又,作為本實施例中霧氣粒子所含有之香吸嚐味成分之比率的指標值,係使用下述式(3)所示的含有香吸嚐味的指標值。若含有香吸嚐味的指標值高,則尼古丁相對於通過濾器之甘油的比率高,以尼古丁為代表的香吸嚐味成分的比率變高。結果顯示於表3。
式(3)含有香吸嚐味的指標值=(100-尼古丁過濾率(%))/(100-甘油過濾率(%))
[實施例13至16]
將濾器的通氣阻力變更為表3所示之值,除此之外,與實施例12相同地進行尼古丁及甘油的過濾率、過濾增加指標值以及含有香吸嚐味的指標值的測定、評定。結果顯示於表3。
[實施例17至20]
使用以表3所示之質量比率包含丙二醇的濾器,以代替9.0質量%的甘油三乙酸酯,除此之外,與實施例12相同地進行尼古丁及甘油的過濾率、過濾增加指標值以及含有香吸嚐味的指標值的測定、評定。結果顯示於表3。
[實施例21]
濾器中未添加有甘油三乙酸酯,除此之外,與實施例12相同地進行尼古丁及甘油的過濾率、過濾增加指標值以及含有香吸嚐味的指標值的測定。結果顯示於表3。
如表3所示,關於濾器的通氣阻力,可知在通氣阻力250至450mmH2O/120mm中,含有香吸嚐味的指標值高。又,可知濾器中的甘油三乙酸酯或丙二醇的質量比率以較低者為佳,具體而言較佳係在9.0質量%以下。
[參考例1]
與比較例1相同地製備煙草填充物的樣本。以在該煙彈的底部使通氣孔(5mm)開孔後鋪設於其中的方式,將該樣本設置於第1圖所示的非燃燒型加熱吸煙物品專用的煙彈,以22℃、濕度60%的條件儲藏2天以上。之後,如第6圖所示,使煙彈600內部的煙草填充物(未圖示)的加熱溫度為175℃,使用具有陶瓷加熱器601(4.0mm)的加熱裝置602將煙彈600加熱。具有加熱部603的陶瓷加熱器601配置於不鏽鋼製的輔助具604內,於加熱裝置602中設置作為通氣孔的開孔605(0.5mm)。使用熱電偶確認煙草填充物的加熱溫度,調整加熱裝置602的輸出以使煙草填充物的溫度成為設定溫度(175℃)。在上述加熱溫度中,與實施例1相同地進行濾器中的過濾性評定。結果顯示於表4。
[參考例2至5]
如表4所示變更煙草填充物的加熱溫度,除此之外,與參考例1相同地進行濾器中的過濾性評定。結果顯示於表4。
如表4所示,如參考例5,煙草填充物的加熱溫度超出230℃的情況,過濾增加指標值的值為1.0,係由濾器中的霧氣粒子的機械性過濾所支配。另一方面,如參考例1至4所示,煙草填充物的加熱溫度在230℃以下,霧氣的pH值與參考例5並無多大差別,但過濾增加指標值的值大於1.35,可理解為除了濾器中的霧氣粒子的機械性過濾以外,亦大量發生從霧氣粒子揮發的香吸嚐味成分之氣體吸附於濾器表面而被捕捉的吸附過濾。這是因為,以230℃以下的溫度加熱煙草填充物的情況,僅稍微發生煙草所包含之成分的熱分解,霧氣粒子中所包含之熱分解物的量變少。因此,這樣的情況中,必須抑制香吸嚐味成分從霧氣粒子的揮發,而可有效地使用本發明。
100‧‧‧非燃燒型加熱吸煙物品
101‧‧‧電池
102‧‧‧煙草填充物
103‧‧‧煙彈
104‧‧‧加熱器
105‧‧‧煙嘴
106‧‧‧濾器
Claims (18)
- 一種非燃燒型加熱吸煙物品,係包含:包含煙草與霧氣生成基材的煙草填充物,以及配置於上述煙草填充物的下游之濾器,其中,上述煙草填充物係可形成pH值在7.8以下之霧氣。
- 如申請專利範圍第1項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述煙草填充物的加熱溫度在230℃以下。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述煙草包含東方種及黃色種的至少一者。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述煙草填充物更包含有機酸。
- 如申請專利範圍第4項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述有機酸的沸點在300℃以下。
- 如申請專利範圍第4或5項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述有機酸的第一酸解離常數為4.0至5.0。
- 如申請專利範圍第4至6項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述有機酸之沸點(℃)的值與上述有機酸的第一酸解離常數之值的乘積為1000至1200。
- 如申請專利範圍第4至7項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述有機酸於25℃為固體。
- 如申請專利範圍第4至8項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述有機酸於25℃可溶於上述霧氣生成基材。
- 如申請專利範圍第4至9項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述有機酸包含苯甲酸及乙醯丙酸的至少一者。
- 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述濾器的通氣阻力為250至450mmH2O/120mm。
- 如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述濾器所包含之塑化劑的量在9.0質量%以下。
- 如申請專利範圍第12項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述塑化劑為甘油三乙酸酯。
- 如申請專利範圍第1至13項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述濾器所包含之保濕劑的量為9.0質量%以下。
- 如申請專利範圍第14項所述之非燃燒型加熱吸煙物品,其中上述保濕劑為丙二醇。
- 一種非燃燒型加熱吸煙物品的使用方法,係包含將如申請專利範圍第1至15項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品的煙草填充物加熱至230℃以下。
- 一種非燃燒型加熱吸煙系統,係包含:如申請專利範圍第1至15項中任一項所述之非燃燒型加熱吸煙物品;及將上述煙草填充物進行加熱之加熱裝置。
- 如申請專利範圍第17項所述之非燃燒型加熱吸煙系統,其中以上述加熱裝置將上述煙草填充物進行加熱的溫度在230℃以下。
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