WO2004075934A1 - Vorrichtung zum austragen eines riech- bzw. duftstoffs - Google Patents

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WO2004075934A1
WO2004075934A1 PCT/EP2004/001325 EP2004001325W WO2004075934A1 WO 2004075934 A1 WO2004075934 A1 WO 2004075934A1 EP 2004001325 W EP2004001325 W EP 2004001325W WO 2004075934 A1 WO2004075934 A1 WO 2004075934A1
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fragrance
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actuators
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Stefan Ruetz
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Stefan Ruetz
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    • A61L9/14—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using sprayed or atomised substances including air-liquid contact processes

Definitions

  • the invention relates to a device for discharging a substance, in particular a fragrance or fragrance, with a tank for filling with the substance and. with a discharge device assigned to the tank.
  • the invention also relates to a method for discharging such a substance.
  • a method for increasing the sensory perception of visual and / or acoustic performances in cinema, theater or concert halls is known from EP 0 611 476 B1, viewers or listeners synchronized with the performance of certain visual and / or acoustic events matching scents are added.
  • a related device for dispensing fragrances is known for example from WO 00/78367 AI.
  • the device comprises an aroma store, a control unit with a receiving module for controlling the aroma store, and a discharge unit for generating and discharging a fragrance or aroma cloud from the aroma store.
  • the device is designed as a miniaturized mobile unit for carrying on the body or for arrangement in the vicinity of the user.
  • different fragrance substances are each accommodated in a storage chamber, with a plurality of storage chambers being combined in an exchangeable unit in the form of a cartridge. If a fragrance substance in a storage chamber of a cartridge unit is used up, the cartridge is exchanged for a new cartridge.
  • the receiving chambers are equipped with ScMeasuring devices that are opened to discharge the fragrance substance.
  • the invention has for its object to provide a device for dispensing a substance, in particular a fragrance, which is simple and inexpensive to manufacture.
  • the object of the invention is also to keep the quality of the substance to be discharged or of the fragrance over a time frame.
  • the device according to the invention is designed to discharge an olfactory perceptible fragrance or fragrance into an ambient medium 5, in particular air.
  • Any substance that can be described as conveyable in its components is suitable as a substance for use in the device. Such a substance can be taken up in the device in gaseous, liquid, pasty form or as a gel. It is also possible for the substance to be composed of a fragrance to be discharged and a carrier medium, such as, for example, a gas or a liquid, which are mixed in the tank and are discharged together via the dispenser.
  • a tank holding the substance and a pouring device assigned to the tank form a closed unit with respect to the surrounding medium, within which contact between the surrounding medium and the substance held in the tank is substantially prevented.
  • the term "essentially preventing" defines that contact of individual atoms or molecules of the surrounding medium with the substance is not absolutely excluded, but this proportion is negligibly small.
  • a device used in air as the surrounding medium is for Discharge of a fragrance hermetically sealed to air if there is essentially no contact of air with the fragrance taken up in the container. Since contact of the fragrance with the oxygen present in the ambient air reduces the quality of the fragrance, the measure according to the invention that no exchange of ambient air with the substance takes place in the tank means that the quality of the fragrance remains unchanged over a long period of time ,
  • the device according to the invention is intended for both private and commercial use. Examples of use are: shopping, relaxation, meditation, video games, television, video, computer simulations, internet, cinema, theater, exhibitions, to name just a few.
  • the size dimensions of the device and in particular on the ahmetanks depend on the respective application. For example, a miniaturized form of the device as a fragrance chip is conceivable, which can be worn on the body of a user.
  • the unit consisting of a fillable tank and discharge device can be manufactured inexpensively in one manufacturing process.
  • the tank or a channel connected to it, has a closable filling opening through which the tank can be evacuated and filled with a substance.
  • a filling device can be connected to the filling opening, by means of which the interior of the tank is emptied and any ambient medium present in the tank or any substance therein is freed, after which a new substance can be filled into the tank.
  • the tank at least partially has a deformable wall, which rests against an undeformable tank wall during evacuation. This measure ensures that when the tank is evacuated, there is no negative pressure with respect to the surrounding medium. It is important that the material for the deformable tank wall and the shape of the tank are selected such that a complete folding of the Tanks realized and the tank can be completely evacuated without leaving any voids in the interior of the tank. As a result, after evacuation, the tank is free of any residue. Correspondingly, such a material is to be used as the deformable tank wall, which material can be applied to the non-deformable part of the tank without any creases or wrinkles.
  • the tank can be filled with a new substance, the volume of the tank increasing due to the deformable tank wall depending on the volume of substance introduced.
  • the substance can also be introduced into the tank with a gas or liquid suitable for the substance as a carrier of the substance. It is also possible to provide a tank which consists exclusively of a deformable, ie flexible, film. In any case, it should be ensured that no cavities remain in the tank when the tank is completely evacuated.
  • the means for conveying the substance have a micropump.
  • the micropump is designed in such a way that adequate protection is ensured against unwanted escape of the substance in the tank and against penetration of the surrounding medium into the tank.
  • a micropump can be, for example, a diaphragm, hose or piston pump.
  • a preferred micropump is a peristaltic pump which has an inlet valve, an outlet valve and at least one pump chamber between the inlet valve and the outlet valve.
  • the inlet valve, the outlet valve and the pump chamber (s) are each assigned a deformable membrane on which actuators are arranged.
  • a single membrane can be provided which extends over both valves and the pump chamber (s).
  • the actuators By means of the actuators, the membrane can be deformed and thus the inlet and the outlet valve can be opened or closed, and / or a desired pressure can be generated in the at least one pump chamber.
  • the valves are advantageously closed when the membrane is relaxed, ie when the actuators are not activated.
  • the substance is conveyed by means of a time-controlled actuation of the actuators as follows:
  • the outlet valve is closed, the inlet valve is opened by actuating the inlet valve actuator and, at about the same time, a vacuum is generated in the at least one pump chamber by actuating the pump chamber actuator , so that the substance is drawn from the tank into the pump chamber via the inlet valve.
  • the outlet valve is opened by actuating the actuator assigned to the outlet valve, and by actuating the actuator assigned to the pump chamber, an excess pressure is generated in the latter with which the substance is discharged into the ambient medium.
  • higher pressure differences can be generated.
  • the actuators are actuated in a suitable manner in such a way that a connection from the interior of the tank to the environment is not created at any time, not even when the pump is actuated, and the ambient medium can therefore never get into the tank. This is achieved by not opening the two valves at the same time.
  • An advantage of this embodiment is that such a peristaltic pump can be manufactured in an extremely miniaturized form and at the same time works reliably.
  • Electrically controllable piezo elements are advantageously provided as actuators for the inlet and outlet valves and the at least one pump chamber. At the same time, it is considered advantageous to use electrically controllable and thermally operating actuators.
  • the actuator membrane assigned to the inlet and outlet valve and the pump chamber (s) is extended to the area of the outlet channel for discharging the substance and is designed there with an arbitrarily small outlet opening.
  • the formation of a compact droplet of the substance is ensured with the aid of the outlet opening formed in this way.
  • the outlet opening can also be possible to design the outlet opening as an atomizing nozzle.
  • any other nozzle for atomizing the substance to be discharged for example an ultrasonic atomizer, can be arranged.
  • a connection device is provided, by means of which the device for discharging the substance can be connected to a control unit for actuating the dispensing device.
  • the control device can equally be part of the device according to the invention.
  • a control unit expediently with a receiver module for external control by a signal or clock generator unit, enables a fragrance substance to be emitted in response to a signal emitted by the control unit.
  • the control signal can have information about the type of fragrance and / or fragrance compositions and, for example, also about the duration of the fragrance supply.
  • the fragrance control signals can preferably contain information about the fragrance intensity, the start of the fragrance and the end of the fragrance. Coded film tracks or event-linked signal transmitters can be used as signals.
  • the device for discharging a fragrance in synchronism with a visual presentation, such as, for example, in a movie, so that for certain film sequences a synchronous signal from the control unit is sent to the device in order to discharge a fragrance that matches the film sequence.
  • the dispensing device comprises a heating plate which is introduced into the conveying path of the substance.
  • the evaporation of the substance is supported by heating or hitting the substance on the heating plate.
  • the resultant improved convection of the substance into the surrounding medium leads to a faster perception of the fragrance applied in the nose of a user.
  • the formation of a droplet of the substance through the membrane outlet opening is advantageous, so that the droplet then hits the heating plate completely.
  • a blower which generates an air flow conveying the discharged substance. It is important that the substance is discharged without a carrier gas, ie that no gas is passed through the tank in order to discharge the substance.
  • the fan flow only promotes natural convection of the surrounding medium to the user's nose.
  • a throttle or nozzle device is provided, by means of which the air flow generated by the blower is divided into an inner gas flow carrying the balanced substance and an outer gas flow enveloping the inner gas flow, such that the inner gas stream preferably has a lower flow rate than the outer gas stream.
  • the outer air flow forms an insulation from the inner air flow carrying the substance. This makes it possible to transport the discharged substance over a greater distance in the surrounding medium without being noticed by a user.
  • a plurality of units comprising a tank and a dispenser are combined to form one device, i. H. a cartridge has been created in which several tanks with different substances, in particular different fragrances, are combined.
  • the cartridge can likewise have a connection device and / or a control unit for actuating all the dispensing devices combined in the cartridge, as a result of which individual fragrance deliveries can be achieved by actuating the individual dispensing devices combined in the cartridge.
  • the device or the cartridge advantageously carries means for identifying the substance taken up in the respective tank.
  • Such means can have an electronic storage unit which can be contacted via the connection device, so that identification data of the substances can be transmitted from the device or cartridge to the control unit via a data connection.
  • the elements of the device which are in contact with the substance are made of a material which does not react with the substances taken up.
  • a suitable material is, for example, a polyether ether ketone plastic (PEEK).
  • Fig. 1 is a sectional side view of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows an enlarged sectional view of the dispensing device from the device from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a top view of a device according to the invention comprising a plurality of units for brewing different fragrances
  • Fig. 4 is a schematic representation of a throttle device for generating an inner gas flow carrying a fragrance with an outer gas flow enveloping the inner gas flow.
  • Fig. 1 shows an enlarged view of a device 10 for discharging a fragrance with a housing 13, the dimensions of which are approximately 40 mm x 6 mm x 6 mm. be.
  • the device 10 has a tank 12, the lower part of which is formed by the housing 13.
  • the upper part of the tank 12 is formed by a deformable membrane film 18, which is hermetically sealed at the edges of the lower tank part.
  • a filling opening 16 is formed, by means of which the tank can be evacuated and filled with a fragrance.
  • the deformable membrane film 18 lies against the lower part of the tank in the housing 13.
  • the membrane film 18 is selected such that it can contact the non-deformable lower part of the tank without forming wrinkles or forming a cavity.
  • the membrane film 18 is released from the lower part of the tank and the filling is continued until the desired filling is reached, with the membrane film 18 then forming, as shown, upward in a housing 13 Arching space 13 1 can bulge.
  • the filling opening 16 is then plugged or closed by a check valve (not shown).
  • An applied on the housing 13 or lid handle guard 13 protects the membrane ⁇ film eighteenth
  • a pouring device 14 for the fragrance is connected via a channel 19 to the tank 12 in the housing 13.
  • the dispenser When evacuating the tank 12 via the filling opening 16 the dispenser is hermetically sealed, so that no surrounding medium can get into the tank.
  • the Ausog driving 14 is designed as a switched into the channel 19 micro-peristaltic pump 20 with an inlet valve 21a, an outlet valve 21b and a pump chamber 22.
  • the two valves 21a, 21b and the pump chamber 22 are assigned an actuator membrane 23 which extends over these elements.
  • the inlet valve works in such a way that the actuator membrane 23 closes or opens the inlet from the tank 12 to the pump chamber 22.
  • the inlet valve is actuated with an actuator 24 arranged on the membrane 23, which is a piezo element in the present exemplary embodiment.
  • the inlet valve 21a is closed.
  • the piezo element is activated with current, the membrane 23 is arched by the action of the piezo element, as a result of which fragrance can be conveyed into the pump chamber 22 via the inlet valve 21 a.
  • the pump chamber 22 is provided as a recess in the housing 13, it being closed on an upper open side with the actuator membrane 23.
  • another actuator 24 is arranged as an electrically operated piezo element.
  • the piezo element assigned to the pump chamber 22 is actuated, pressure differences are generated in the pump chamber which convey the fragrance into and out of the pump chamber 22.
  • the actuation of this piezo element causes, for example, the actuator membrane 23 to bulge outwards with respect to the pump chamber, which creates a pressure drop in the chamber 22 through which the fragrance into the pump chamber 22 when the inlet valve 21a is open and the outlet valve 21b is closed is sucked.
  • the outlet valve 21b has, corresponding to the inlet valve 21a, the actuator membrane 23 and an actuator 24 arranged thereon.
  • the outlet valve 21b works in an analogous manner to the inlet valve, ie the valve closes without actuation of the actuator.
  • the actuation of the two valves 21a, 21b is timed differently, so that the the two valves are not open at the same time and the surrounding medium cannot get into the tank 12.
  • the membrane 23 extends from the two valves 21a, 21b and the pump chamber 22 to the outlet opening 26 of the channel 19.
  • an opening of any desired size can be formed as an outlet opening 26 for the fragrance.
  • an electrically operated heating plate 30 is arranged on an angled extension of the handle guard 13 ⁇ .
  • the heating plate 30 can be controlled by a control device, so that it can be switched on and off as required.
  • the fragrance hits the heated heating plate 30, as a result of which the fragrance evaporates on the heating plate and improves convection or diffusion of the fragrance into the surrounding medium.
  • the device 10 has a connection device 28 to which a control unit (not shown) can be connected, so that the exhaust device 14 can be controlled.
  • the connection device 28 is a contact device known in the prior art, as is used, for example, on chip cards.
  • the fragrance substance can be discharged to certain film sequences in the cinema, on television or to other information presented to the user via actuation of the discharge device 14 which can be controlled by the control unit.
  • FIG. 3 shows a cartridge 32, which comprises several units consisting of tank 12 and micro-peristaltic pump 20. A total of 11 units are provided in the cartridge, which can be controlled via a connection device 28.
  • the features and details that emerge from FIGS. 1 and 2 for the device 10 can be read equally on the cartridge 32, and a repeated description is dispensed with.
  • the tanks 12 can be filled with different amounts of fragrance and the duration of the odorant can be individually controlled.
  • FIG. 4 illustrates a method in which a fragrance 40 is applied from a dispenser 14 in a throttle or nozzle device 34.
  • the throttle or nozzle device 34 is shown schematically.
  • a throttled, but possibly also an accelerated, inner gas flow 36 from a uniform air flow, which is enveloped by an outer gas flow 38. Due to the different flow rate, the inner gas stream 36 carrying the substance is enveloped by the outer gas stream 38 and isolated from the surrounding medium. The fragrance in the inner gas stream can thus be transported over a greater distance through the inner gas stream without being perceived by the nose of a user, since mixing of the inner gas stream with the surrounding medium is prevented due to the insulating outer gas stream.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Austragen einer Substanz, insbesondere eines Riechstoffs, mit einem Tank (12) zur Befüllung mit der Substanz und mit einer dem Tank (12) zugeordneten Austrageinrichtung (14), die Mittel zum Befördern der Substanz in ein Umgebungsmedium aufweist. Der Tank (12) und dessen Austrageinrichtung (14) sind als eine nach jedem Austrag gegenüber dem Umgebungsmedium geschlossene Einheit ausgebildet, wodurch ein Kontaktieren des Umgebungsmediums mit der im Tank aufgenommenen Substanz im Wesentlichen verhindert ist.

Description

VORRICHTUNG ZUM AUSTRAGEN EINES RECH- BZW. DUFTSTOFFS
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen einer Substanz, insbesondere eines Riech- bzw. Duftstoffes, mit einem Tank zur Befüllung mit der Substanz und. mit einer dem Tank zugeordneten Austrageinrichtung. Die Erfindung betrifft überdies ein Verfahren zum Austragen einer derartigen Substanz.
Aus der EP 0 611 476 Bl ist ein Verfahren zur Erhöhung der sinnlichen Wahrnehmung von visuellen und/oder akustischen Darbietungen in Kino-, Theater- oder Konzertsälen bekannt, wobei Zuschauern bzw. Zuhörern synchron zur Darbietung von bestimmten visu- eilen und/oder akustischen Ereignissen dazu passende Düfte zugeführt werden.
Ein diesbezügliches Gerät zur Abgabe von Düften ist beispielsweise aus der WO 00/78367 AI bekannt. Das Gerät umfasst einen Aromenspeicher, eine Steuereinheit mit Empfangsmodul zur Ansteuerung des Aromenspeichers, sowie eine Austrageinheit zur Generierung und zum Austragen einer Duft- bzw. Aromenwolke aus dem Aromenspeicher. Das Gerät ist als eine rniniaturisierte mobile Einheit zum Tragen am Körper bzw. zur Anordnung in der Nähe des Nutzers ausgebildet.
Gemäß dem Stand der Technik sind verschiedene Duftsubstanzen jeweils in einer Spei- cherkammer aufgenommen, wobei mehrere Speicherkammern in einer auswechselbaren Einheit in Form einer Kartusche zusammengefasst sind. Wenn eine Duftsubstanz in einer Speicherkammer einer Kartuschen-Einheit verbraucht ist, wird die Kartusche gegen eine neue Kartusche ausgetauscht. Damit ein ungewolltes Austreten von Duftsubstanzen verhindert wird, sind die Aufnahmekammern mit ScMießeinrichtungen versehen, die zum Austragen der Duftsubstanz geöffnet werden.
Ebenso ist es im Stand der Technik bekannt, eine temperaturabhängige Duftfreisetzung vorzusehen, so dass der Duftstoff erst bei einer bestimmten Temperatur freigesetzt wird und in die Umgebung diffundiert. Mit dieser Art der Duftfreisetzung soll gleichzeitig das Problem eines ungewollten Austretens des Duftstoffs gelöst sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Austragen einer Sub- stanz, insbesondere eines Riechstoffs, zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es überdies, die Qualität der auszutragenden Substanz bzw. des Riechstoffs über einen zeitlichen Rahmen zu halten.
Diese Aufgaben werden mit einer Vorrichtung zum Austragen einer Substanz, insbesonde- re eines Riechstoffs, gelöst, wie sie durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den jeweiligen Unteransprüchen hervor. Gemäß Anspruch 16 ist ein bevorzugtes Verfahren zum Austragen einer Substanz, insbesondere eines Riechstoffs, vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Austragen eines olfaktorisch wahrnehmbaren Duft- oder Riechstoffs in ein Umgebungsmedium5 insbesondere Luft konzipiert. Als Substanz zur Verwendung in der Vorrichtung ist jede Substanz geeignet, die als in ihren Bestandteilen förderbar bezeichnet werden kann. Eine derartige Substanz kann in der Vorrichtung in gasformiger, flüssiger, pastöser Form oder als Gel aufgenommen sein. Ebenso ist es möglich, dass sich die Substanz aus einem auszutragenden Riechstoff und einem Trägermedium, wie beispielsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit zusammensetzt, die in dem Tank vermischt sind und zusammen über die Austogeinrichtung ausgetragen werden.
Ein die Substanz aufnehmender Tank und eine dem Tank zugeordnete Austogeinrichtung bilden gegenüber dem Umgebungsmedium eine geschlossene Einheit, innerhalb der ein Kontaktieren des Umgebungsmediums mit der in dem Tank aufgenommenen Substanz im Wesentlichen verhindert ist. Der Terminus „eines im wesentlichen Verhinderns" definiert dabei, dass ein Kontakt einzelner Atome oder Moleküle des Umgebungsmediums mit der Substanz zwar nicht absolut ausgeschlossen ist, jedoch ist dieser Anteil vernachlässigbar klein. Mit anderen Worten ist beispielsweise eine in Luft als das Umgebungsmedium verwendete Vorrichtung zum Austragen eines Riechstoffs gegenüber Luft hermetisch verschlossen, wenn ein Kontakt von Luft mit dem aufgenommen Riechstoff in dem Behältnis im wesentlichen nicht stattfindet. Da ein Kontaktieren des Riechstoffs mit dem in Umgebungsluft vorhandenen Sauerstoff die Qualität des Riechstoffs mindert, ist durch die erfindungsgemäße Maßnahme, dass im Tank kein Austausch von Umgebungsluft mit der Substanz stattfindet, erreicht, dass die Qualität des Riechstoffs über einen langen Zeitraum unverändert aufrecht erhalten bleibt.
Überdies ist gewährleistet, dass die als Riechstoff ausgetragene Substanz nicht ungewollt in das Umgebungsmedium ausgetragen wird. Ein Austragen der Substanz erfolgt ausschließlich durch eine Betätigung der zum Befördern der Substanz in das Umgebungsme- dium vorgesehen Mittel der Austogeinrichtung.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist sowohl für den privaten als auch für den gewerblichen Einsatz bestimmt. Anwendungsbeispiele sind: Shopping, Entspannung, Meditation, Videospiele, Fernsehen, Video, Computersimulationen, Internet, Kino, Theater, Ausstel- lungen, um nur einige zu nennen. Die Größenabmessungen der Vorrichtung und insbesondere des Auf ahmetanks sind von der jeweiligen Einsatzmöglichkeit abhängig. Beispielsweise ist eine miniaturisierte Form der Vorrichtung als Duft-Chip denkbar, die am Körper eines Nutzers getragen werden kann. Die Einheit aus befüllbarem Tank und Austrag- Einrichtung kann kostengünstig in einem Fertigungsprozess gefertigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführangsform der Vorrichtung weist der Tank, bzw. ein daran angeschlossener Kanal eine verschließbare Befüllöffnung auf, über die der Tank evakuiert und mit einer Substanz befüllt werden kann. An der Befüllöffnung ist ein Füllgerät anschließbar, über das der Innenraum des Tanks entleert und von etwaig im Tank vor- handenem Umgebungsmedium oder von einer darin befindlichen Substanz befreit wird, wobei im Anschluss daran eine neue Substanz in den Tank gefüllt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Tank zumindest teilweise eine verformbare Wandung aufweist, die sich beim Evakuieren an eine unverformbare Tankwandung anlegt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass bei einem Evakuieren des Tanks im Innenraum kein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsmedium entsteht. Von Bedeutung ist dabei, dass das Material für die verformbare Tankwandung und die Form des Tanks derart gewählt sind, dass ein vollständiges Zusammenfalten des Tanks realisiert und der Tank vollständig evakuiert werden kann, ohne dass dabei Hohlräume im Innenraum des Tanks zurückbleiben. Im Ergebnis ist nach einem Evakuieren der Tank von jeglichem Rückstand bef eit. Dementsprechend ist ein solches Material als die verformbare Tankwandung zu verwenden, das sich möglichst knitter- und faltenfrei an dem unverformbaren Teil des Tanks anlegen kann. Vorteilhafte Materialien zur Verwendung als die verformbare Tankwandung sind geeignete Kunststofffolien. Nach dem Evakuieren kann der Tank mit einer neuen Substanz befällt werden, wobei sich das Volumen des Tanks aufgrund der verformbaren Tankwandung in Abhängigkeit des eingebrachten Substanzvolumens erhöht. Die Substanz kann auch mit einem für die Substanz geeigneten Gas oder Flüssigstoff als Träger der Substanz in den Tank eingebracht werden. Es ist auch möglich, einen Tank vorzusehen, der ausschließlich aus einer verformbaren, d.h. biegsamen Folie besteht. In jedem Fall sollte gewährleistet sein, dass beim vollständigen Evakuieren des Tanks keine Hohlräume in dem Tank verbleiben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Mittel zum Befördern der Substanz eine Mikropumpe aufweisen. Die Mikropumpe ist dabei derart ausgestaltet, dass ein ausreichender Schutz gegen ungewolltes Austreten der im Tank befindlichen Substanz und gegen ein Eindringen des Umgebungsmediums in den Tank gewährleistet ist. Eine derartige Mikropumpe kann beispiels- weise eine Membran-, Schlauch-., oder Kolbenpumpe sein.
Eine bevorzugte Mikropumpe ist eine Peristaltikpumpe, die ein Einlassventil, ein Auslassventil und mindestens eine Pumpenkammer zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil aufweist. Dem Einlassventil, dem Auslassventil und der/den Pumpenkammer(n) sind jeweils eine verformbare Membran zugeordnet, auf der Aktuatoren angeordnet sind. Durch geeignete Anordnung der Ventile zu der/den Pumpenkammer(n) kann eine einzige Membran vorgesehen sein, die sich über beide Ventile und die Pumpenkammer(n) erstreckt. Mittels der Aktuatoren lässt sich die Membran deformieren und damit das Einlass- und das Auslassventil öffnen bzw. schließen, und/oder in der mindestens einen Pumpenkammer ein gewünschter Druck erzeugen. Die Ventile sind in vorteilhafter Weise bei einer entspannten Membran, d.h. bei nicht angesteuerten Aktuatoren geschlossen. Bei einem Betätigen der Peristaltikpumpe wird die Substanz durch eine zeitlich gesteuerte Betätigung der Aktuatoren folgendermaßen befördert: Bei geschlossenem Auslassventil wird das Einlassventil durch Ansteuern des Einlassventil-Aktuators geöffnet und etwa zeitgleich durch Ansteuern des Pumpenkammer-Aktuators ein Unterdruck in der rnindes- tens einen Pumpenkammer erzeugt, so dass die Substanz aus dem Tank über das Einlassventil in die Pumpenkammer gesogen wird. Nach dem Schließen des Einlassventils wird das Auslassventil durch Ansteuern des dem Auslassventil zugeordneten Aktuators geöffnet und durch Ansteuern des der Pumpenkammer zugeordneten Aktuators in dieser ein Überdruck erzeugt, mit dem die Substanz in das Umgebungsmedium ausgetragen wird. Bei einer Verwendung von mehreren riintereinander geschalteten Pumpenkammern können höhere Druckunterschiede erzeugt werden.
Die Aktuatoren werden dabei in geeigneter Weise angesteuert, derart, dass eine Verbindung vom Innenraum des Tanks zur Umgebung zu keinem Zeitpunkt, auch nicht während der Betätigung der Pumpe., geschaffen ist und das Umgebungsmedium somit zu keinem Zeitpunkt in den Tank gelangen kann. Das wird erreicht, indem die beiden Ventile nicht zeitgleich geöffnet sind. Vorteilhaft bei dieser Ausfuhrungsform ist, dass eine derartige Peristaltikpumpe in äußerst miniaturisierter Form hergestellt werden kann und zugleich zuverlässig arbeitet.
Vorteilhaft sind elektrisch ansteuerbare Piezoelemente als Aktuatoren für das Einlass- und das Auslassventil und die mindestens eine Pumpenkammer vorgesehen. Gleichsam wird es als vorteilhaft erachtet, elektrisch ansteuerbare und thermisch arbeitende Aktuatoren einzusetzen.
Des Weiteren wird es als vorteilhaft erachtet, dass die dem Einlass- und dem Auslassventil und der/den Pumpenkammer(n) zugeordnete Aktuatormembran bis in den Bereich des Austrittskanals zum Austragen der Substanz verlängert und dort mit einer beliebig kleinen Austrittsöffnung ausgebildet ist. Mithilfe der so ausgebildeten Austrittsöffhung ist die Bildung und Abgabe eines kompakten Tröpfchens der Substanz gewährleistet. Ebenso kann es möglich sein, die Austrittsöffhung als Zerstäuberdüse auszubilden. Anstelle der Membran- Austrittsöffhung kann jede andere Düse zum Zerstäuben der auszutragenden Substanz, beispielsweise ein Ultraschallzerstäuber, angeordnet sein.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlussvorrichtung vorgesehen ist, mittels der die Vorrichtung zum Austragen der Substanz an eine Steuereinheit zum Betätigen der Austogeinrichtung anschließbar ist. Die Steuereinrichtung kann dabei gleichermaßen Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein. Eine Steuereinheit, zweckmäßig mit einem Empfangsmodul zur externen An- steuerung durch eine Signal- oder Taktgebereinheit, ermöglicht eine Abgabe eines Riech- Stoffs als Antwort eines von der Steuereinheit abgegebenen Signals. Das Steuersignal kann Informationen über Duftart und/oder Duftzusammensetzungen sowie beispielsweise auch über die Duftzuführdauer aufweisen. Des Weitern können die Duftsteuersignale bevorzugt Informationen zur Duftintensität, zum Duftzufuhrbeginn und Duftzuführende enthalten. Als Signale können kodierte Filmspuren oder Ereignis gekoppelte Signalgeber eingesetzt sein. Damit ist es möglich, die Vorrichtung zum Austragen eines Riechstoffs synchron zu einer visuellen Darbietung, wie beispielsweise zu einem Kinofilm zu verwenden, so dass zu bestimmten Filmsequenzen ein synchrones Signal der Steuereinheit an die Vorrichtung gegeben wird, um einen zur Filmsequenz passenden Duft auszutragen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Austogeinrichtung eine Heizplatte umfasst, die in den Förderweg der Substanz eingebracht ist. Durch das Aufheizen bzw. Auftreffen der Substanz auf die Heizplatte wird das Verdampfen der Substanz unterstützt. Die dadurch erzielte verbesserte Konvektion der Substanz in das Umgebungsmedium führt zu einer schnelleren Wahrnehmung des ausgebrachten Riechstoffs in der Nase eines Nutzers. Wie oben bereits erwähnt, ist die Bildung eines Tröpfchens der Substanz durch die Membran-Austrittsöffhung vorteilhaft, so dass das Tröpfchen dann vollständig auf die Heizplatte auftrifft.
Darüber hinaus ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ein Gebläse vorgesehen, das einen die ausgetragene Substanz befördernden Luftstrom erzeugt. Dabei ist von Bedeutung, dass der Austrag der Substanz ohne Trägergas erfolgt, d.h. dass kein Gas durch den Tank durchgeleitet wird, um die Substanz auszutragen. Der Gebläsestrom fördert lediglich die natürliche Konvektion des Umgebungsmediums zur Nase des Nutzers. In Verbindung mit dem Gebläse ist gemäß einer vorteilhaften Ausfuhrungsform eine Drossel- oder Düsenvorrichtung vorgesehen, mittels der der von dem Gebläse erzeugte Luftstrom in einen die ausgetogene Substanz tragenden inneren Gasstrom und einen den inne- ren Gasstrom einhüllenden äußeren Gasstrom unterteilt wird, derart, dass der innere Gasstrom bevorzugt eine geringere Strömungsgeschwindigkeit als der äußere Gasstrom aufweist. Der äußere Luftstrom bildet eine Isolierung gegenüber dem inneren, die Substanz tragenden Luftstrom. Dadurch ist es möglich, die ausgetragene Substanz über eine größere Entfernung in dem Umgebungsmedium zu befördern, ohne von einem Nutzer wahrge- nommen zu werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Einheiten aus Tank und Austogeinrichtung zu einer Vorrichtung zusammengefasst, d. h. es ist eine Kartusche geschaffen, in der mehrere Tanks mit unterschiedlichen Substanzen, insbesondere unter- schiedlichen Riechstoffen zusammengefasst sind. Die Kartusche kann gleichermaßen eine Anschlussvorrichtung und/oder eine Steuereinheit zum Betätigen aller in der Kartusche zusammengefassten Austogeinrichtungen aufweisen, wodurch sich individuelle Duftabgaben durch Ansteuern der einzelnen in der Kartusche zusammengefassten Austogeinrichtungen realisieren lassen.
Vorteilhaft trägt die Vorrichtung bzw. die Kartusche Mittel zum Identifizieren der in dem jeweiligen Tank aufgenommenen Substanz. Derartige Mittel können eine elektronische Speichereinheit aufweisen, die über die Anschlussvorrichtung kontaktierbar ist, so dass über eine Datenverbindung von der Vorrichtung bzw. Kartusche zur Steuereinheit Identifi- kationsdaten der Substanzen übertragen werden können.
Die mit der Substanz in Kontakt stehenden Elemente der Vorrichtung sind aus einem Material gefertigt, das mit den aufgenommenen Substanzen keine Reaktion eingeht. Ein geeignetes Material ist beispielsweise ein Polyetheretherketon-Kunststoff (PEEK).
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel mithilfe der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen: Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Austogen eines Riechstoffes;
Fig.2 in vergrößerter Schnittansicht die Austogeinrichtung aus der Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 3 in Draufsicht eine erfϊndungsgemäße Vorrichtung aus mehreren Einheiten zum Austogen von verschiedenen Riechstoffen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Drosselvorrichtung zum Erzeugen eines inneren, einen Riechstoff tragenden Gasstroms mit einem den inneren Gasstrom einhüllenden äußeren Gasstrom.
Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Vorrichtung 10 zum Austragen eines Riech- Stoffes mit einem Gehäuse 13, dessen Abmessungen cirka 40 mm x 6 mm x 6 mm. betragen. Die Vorrichtung 10 weist einen Tank 12 auf, dessen Unterteil von dem Gehäuse 13 gebildet ist. Das Oberteil des Tanks 12 ist von einer verformbaren Membranfolie 18 gebildet, die an den Rändern des Tankunterteiles hermetisch dicht befestigt ist. Am hinteren Ende des Tanks 12 ist eine Befüllöffhung 16 gebildet, mittels der der Tank evakuiert und mit einem Riechstoff befüllt werden kann. Beim Evakuieren des Tanks 12 über die Befüllöffhung 16 legt sich die verformbare Membranfolie 18 an dem Tankunterteil in dem Gehäuse 13 an. Die Membranfolie 18 ist derart ausgewählt, dass sie sich ohne Faltenbildung oder Bildung eines Hohlraums an dem unverformbaren Tankunterteil anlegen kann. Beim anschließenden Befüllen des Tanks 12 über die Befüllöffhung 16 löst sich die Membranfo- lie 18 aus dem Tankunterteil und die Befüllung wird fortgesetzt bis die gewünschte Füllung erreicht ist, wobei sich dann, wie dargestellt, die Membranfolϊe 18 nach oben in einen in Gehäuse 13 gebildeten Aufhahmeraum 131 auswölben kann. Die Befüllöffnung 16 wird anschließend verstöpselt oder durch ein (nicht gezeigtes) Rückschlagventil verschlossen. Ein auf dem Gehäuse 13 aufgebrachter Deckel oder Griffschutz 13π schützt die Membran- folie 18.
Eine Austogeinrichtung 14 für den Riechstoff ist über einen Kanal 19 an dem Tank 12 in dem Gehäuse 13 angeschlossen. Beim Evakuieren des Tanks 12 über die Befüllöffnung 16 ist die Austogeinrichtung hermetisch verschlossen, so dass kein Umgebungsmedium in den Tank gelangen kann. Wie in Fig. 2 näher gezeigt, ist die Austogeinrichtung 14 als eine in den Kanal 19 eingeschaltete Mikro-Peristaltikpumpe 20 mit einem Einlass ventil 21a, einem Auslassventil 21b und einer Pumpenkammer 22 ausgebildet. Den beiden Ventilen 21a, 21b und der Pumpenkammer 22 ist eine Aktuatormembran 23 zugeordnet, die sich über diese Elemente erstreckt. Das Einlassventil arbeitet derart, dass die Aktuatormembran 23 den Zulauf von dem Tank 12 zur Pumpenkammer 22 schließt oder öffnet. Ein Betätigen des Einlassventils erfolgt mit einem auf der Membran 23 angeordneten Aktuator 24, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Piezoelement ist. Im Normalfall, d.h. ohne Beauf- schlagung des Piezoelements mit Strom, ist das Einlassventil 21a geschlossen. Bei einer Ansteuerung des Piezoelements mit Strom wird die Membran 23 durch die Aktion des Piezoelements gewölbt, wodurch Riechstoff über das Einlassventil 21a in die Pumpenkammer 22 befördert werden kann.
Die Pumpenkammer 22 ist als eine Aussparung in dem Gehäuse 13 vorgesehen, wobei sie an einer oberen offenen Seite mit der Aktuatormembran 23 verschlossen ist. An der Außenseite der Membran 23 ist ein weiterer Aktuator 24 als ein elektrisch betriebenes Piezoelement angeordnet. Bei Betätigung des der Pumpenkammer 22 zugeordneten Piezoelements werden Druckunterschiede in der Pumpenkammer erzeugt, die den Riechstoff in die bzw. aus der Pumpenkammer 22 befördern. Mit anderen Worten wird durch die Betätigung dieses Piezoelements beispielsweise die Aktuatormembran 23 gegenüber der Pu pen- kamrαer nach außen gewölbt, womit in der Kammer 22 ein Druckgefälle erzeugt wird, durch das bei geöffnetem Einlassventil 21a und bei geschlossenem Auslassventil 21b der Riechstoff in die Pumpenkammer 22 gesogen wird. Demgegenüber entsteht bei einer Wöl- bung der Aktuatormembran 23 in den Innenraum der Pumpenkammer 22 hinein ein erhöhter Druck in der Pumpenkammer, durch den der Riechstoff bei geschlossenem Einlassventil 21a und bei geöffnetem Auslassventil 21b aus der Pumpenkammer 22 zu einer Austrittsöffhung 26 des Kanals 19 befördert wird.
Das Auslassventil 21b weist entsprechend dem Einlassventil 21a die Aktuatormembran 23 und einen darauf angeordneten Aktuator 24 auf. Das Auslassventil 21b arbeitet in analoger Weise wie das Einlassventil, d.h. dass das Ventil ohne Ansteuerung des Aktuators schließt. Die Betätigung der beiden Ventile 21a, 21b ist zeitlich unterschiedlich getaktet, so dass die beiden Ventile nicht zeitgleich geöffnet sind und das Umgebungsmedium nicht in den Tank 12 gelangen kann.
Die Membran 23 erstreckt sich in der gezeigten Ausfuhrungsform von den beiden Ventilen 21a, 21b und der Pumpenkammer 22 bis bin zur Austrittsöffhung 26 des Kanals 19. In der Membran 23 kann eine beliebig kleine Öffnung als Austrittsöffhung 26 für den Riechstoff ausgebildet sein.
Gegenüber der Austrittsöffhung 26 ist an einer abgewinkelten Verlängerung des Griff- Schutzes 13π eine elektrisch betriebene Heizplatte 30 angeordnet. Die Heizplatte 30 kann durch eine Steuereinrichtung angesteuert sein, so dass sie nach Bedarf ein- bzw. ausschaltbar ist. Beim Austreten aus der Austrittsöffhung 26 trifft der Riechstoff auf die erwärmte Heizplatte 30, wodurch der Riechstoff auf der Heizplatte verdampft und eine Konvektion bzw. eine Diffusion des Riechstoffs in das Umgebungsmedium verbessert wird.
Die Vorrichtung 10 weist eine Anschlussvorrichtung 28 auf, an der eine Steuereinheit (nicht gezeigt) anschließbar ist, so dass die Austogeinrichtung 14 angesteuert werden kann. Die Anschlussvorrichtung 28 ist eine im Stand der Technik bekannte Kontaktvorrichtung, wie sie beispielsweise auf Chip-Karten verwendet wird. Mittels des gezielten, d.h. über die Steuereinheit ansteuerbaren Betätigens der Austrageinrichtung 14 kann der Riechstoff zu bestimmten Filmsequenzen im Kino, im Fernsehen oder zu anderen dem Nutzer dargebotenen Informationen ausgetragen werden.
Figur 3 zeigt eine Kartusche 32, die mehrere Einheiten aus Tank 12 und Mikro- Peristaltikpumpe 20 umfasst. Insgesamt sind in der Kartusche 11 Einheiten vorgesehen, die über eine Anschlussvorrichtung 28 ansteuerbar sind. Die aus den Figuren 1 und 2 für die Vorrichtung 10 hervorgehenden Merkmale und Details sind auf die Kartusche 32 gleichermaßen zu lesen, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Je nach Intensität und Bedarf der einzelnen Riechstoffe, können die Tanks 12 im unterschiedlichen Maße mit Riechstoff befullt werden und kann die Dauer des Riechstoffaustogs individuell gesteuert werden. Figur 4 veranschaulicht ein Verfahren, bei dem ein Riechstoff 40 aus einer Austogeinrichtung 14 in einer Drossel- oder Düsenvorrichtung 34 ausgebracht wird. Die Drossel- bzw. Düsenvorrichtung 34 ist schematisch dargestellt. Mit ihr wird aus einem einheitlichen Luftstrom bevorzugt ein gedrosselter, möglicherweise aber auch ein beschleunigter innerer Gasstrom 36 gebildet, der von einem äußeren Gasstrom 38 umhüllt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Fließgeschwindigkeit wird der die Substanz tragende innere Gasstrom 36 durch den äußeren Gasstrom 38 eingehüllt und gegenüber dem Umgebungsmedium isoliert. Der Riechstoff in dem inneren Gasstrom kann damit über eine größere Entfernung durch den inneren Gasstrom transportiert werden, ohne von der Nase eines Nutzers wahr- genommen zu werden, da eine Durchmischung des inneren Gasstroms mit dem Umgebungsmedium aufgrund des isolierenden äußeren Gasstroms unterbunden ist.
Bezugszeichenliste:
10 Vorrichtung zum Austogen eines Riechstoffs
12 Tank
13 Gehäuse 131 Aufhahmeraum
13π Griffschutz
14 Austogeinrichtung 16 Befüllöffhung
18 verformbare Membranfolie 19 Kanal
20 Mikro-Peristaltikpumpe
21a Einlassventil
21b Auslass ventil
22 Pumpenkammer 23 Aktuatormembran
24 Aktuator (Piezoelement)
26 Austrittsöffhung
28 Anschlussvorrichtung 30 Heizplatte
32 Vorrichtung (Kartusche)
34 Drosselvorrichtung
36 innerer Gasstrom
38 äußerer Gasstrom
40 Riechstoff

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Austragen einer Substanz, insbesondere eines Riechstoffs, mit einem Tank (12) zur Befüllung mit der Substanz und mit einer dem Tank (12) zugeordneten Austogeinrichtung (14), die Mittel (20) zum Befördern der Substanz in ein Umgebungsmedium aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (12) und dessen Austogeinrichtung (14) als eine nach jedem Austrag gegenüber dem Umgebungsmedium geschlossene Einheit ausgebildet sind, wodurch ein Kontaktieren des Umgebungsmediums mit der im Tank aufgenommenen Substanz im Wesentlichen verhindert ist.
2 . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (12) eine verschließbare Befüllöffhung (16) aufweist, über die der Tank evakuiert und befüllt werden kann.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (12) zumindest teilweise eine verformbare Wan- düng (1 §) aufweist, um ein Zusammenfalten des Tankes zu ermöglichen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Befördern der Substanz eine Mikropumpe aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropumpe eine Mikro-Peristaltikpumpe (20) ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Peristaltikpumpe ein Einlassventil (21a) und ein Auslassventil (21b) und mindestens eine Pumpenkammer (22) aufweist, wobei eine jeweilige Ventilwand bzw. Pumpenkammerwand durch eine verformbare Membran (23) gebil- det ist, auf der dem Einlassventil (21a), dem Auslassventil (21b) und der mindestens einen Pumpenkammer (22) jeweils zugeordnete Aktuatoren (24) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren (24) elektrisch ansteuerbare Piezoelemente sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoren (24) elektrisch ansteuerbare und thermisch arbeitende Aktuatoren sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austogeinrichtung (14) eine Düse zum Zerstäuben der auszutragenden Substanz aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anschlussvorrichtung (28) vorgesehen ist, mittels der die Vorrichtung (10) zum Austragen der Substanz an eine Steuereinheit zum Betätigen der Austageinrichtung (14) anschließbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Identifizieren der in dem Tank befindlichen Substanz bzw. Mittel zum Identifizieren der Kartusche aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Austogeinrichtung (14) eine Heizplatte (30) aufweist, die in dem Förderweg der Substanz angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebläse vorgesehen ist, die einen die ausgetogene Substanz befördernden Luftstrom erzeugt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel- oder Düsenvorrichtung (34) vorgesehen ist, welche den von dem Gebläse erzeugten Luftstrom in einen inneren Gasstrom (36) und einen den inneren Gasstrom (36) einhüllenden äußeren Gasstrom (38) mit unterschiedli- chen Fließgeschwindigkeiten unterteilt, wobei die Substanz in den inneren Luftstrom (36) ausgetragen wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einheiten aus Tank (12) und Austageinrichtung (14) in einer Kartusche (32) zum Austragen unterschiedlicher Substanzen zusammengefasst sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Substanz in Kontakt kommenden Elemente der Vorrichtung aus einem Material, wie beispielsweise einem Polyetheretherketon- (PEEK) Kunststoff, gefertigt sind, das keine Reaktion mit der Substanz eingeht.
17. Verfahren zum Austragen einer Substanz, insbesondere eines Riechstoffs (40), bei dem die Substanz in einen ersten inneren Luftstrom (36) ausgetragen wird, welcher innere Luftstrom von einem zweiten äußeren Luftstrom (38) umhüllt wird, wobei der innere Luftstrom (36) und der äußere Luftstrom (38) unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten haben.
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